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光照射に伴う双極子を力として検出する近接場光学顕微鏡の単原子観察条件の研究

研究課題

研究課題/領域番号 18K19003
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

菅原 康弘  大阪大学, 工学研究科, 教授 (40206404)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード近接場光学顕微鏡 / 双極子力 / 走査型プローブ顕微鏡
研究成果の概要

近接場光を高分解能に測定するために制限している因子を理論的・実験的に検討し、近接場光を力として高分解能に測定するための条件を求めた。次に、近接場光を力として高感度・高分解能に測定するため、近接場光学顕微鏡の様々な構成要素の低ノイズ化を実現した。具体的には、カンチレバーの変位検出計の高周波化と低ノイズ化を実現するとともに、カンチレバーの小振幅動作を実現し、力検出の高感度化・高分解能化を実現した。また、バックグランド光を低減した光照射系を実現した。さらに、近接場光の分布を原子スケールで超高感度・超高分解能に観察できることを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

原子レベルでの物質と光との相互作用に関する科学は、学術的研究課題の宝庫である。本研究の成功により、従来の常識を覆す新しい物理現象や画期的な機能を発見できる可能性が高い。このような発見は、新しい概念に基づく新材料や新デバイスの創製につながると期待される。また、このような革新的な研究手法の出現は、光物性研究の仕方を質的に変える可能性がある。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 10件、 招待講演 8件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Tip-Induced Control of Charge and Molecular Bonding of Oxygen Atoms on the Rutile TiO2 (111) Surface with Atomic Force Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Adachi, H. F. Wen, Q. Zhang, M. Miyazaki, Y. Sugawara, L. Kantorovich, I. Stich, Y. J. Li
    • 雑誌名

      ACS nano

      巻: 13 号: 6 ページ: 6917-6924

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b01792

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Heterodyne Frequency Modulation Technique in Photoinduced Force Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Junsuke Yamanishi, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li and Yasuhiro Sugawara
    • 雑誌名

      Physicak Review Applied

      巻: 9 号: 2 ページ: 1-5

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.9.024031

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ケルビンプローブ力顕微鏡(KPFM)による半導体表面における原子スケール表面電位計測の進展2020

    • 著者名/発表者名
      菅原康弘
    • 学会等名
      日本物理学会第75年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Kelvin Probe Force Microscopy with Atomic Resolution2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 学会等名
      Nanoscience and Graphene Nanotechnology 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Separation of Atomic-Scale Spin Contrast on NiO(001) by Magnetic Resonance Force Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 学会等名
      International Conference and Expo on nanotechnology and Nanomaterials
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Specromicroscopic Observation in Photoinduced Force Microscopy under Ultrahigh Vacuum2019

    • 著者名/発表者名
      Junsuke Yamanishi, Masaaki Tsuji, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, and Yasuhiro Sugawara
    • 学会等名
      The International Symposium on Plasmonics and Nano-photonics (iSPN2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Separation of Atomic-Scale Spin Contrast on NiO(001) by Magnetic Resonance Force Microscopy (MRFM)2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Test and Measurement
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Atomic-Scale Spin Imaging on NiO(001) by Magnetic Resonance Force Microscopy (MRFM)2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 学会等名
      The 8th International Conference on Nanoscience & technology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Separation of Atomic-Scale Spin Contrast on NiO(001) by Magnetic Resonance Force Microscopy (MRFM)2019

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 学会等名
      The collaborative conference on Materials Research (CCMR) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超高真空光誘起力顕微鏡法による高分解能観測2019

    • 著者名/発表者名
      山西絢介、内藤賀公, 李艶君、菅原康弘
    • 学会等名
      第66回応用物理学春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ヘテロダインFM方式光誘起力顕微鏡2019

    • 著者名/発表者名
      山西絢介、内藤賀公, 李艶君、菅原康弘
    • 学会等名
      第66回応用物理学春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Scanning probe microscopy for functional materials2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugawara
    • 学会等名
      The 7th Summer Course and Workshop on “Emergent Functional Matter Science
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Photoinduced Force Microscopy Imaging Using Heterodyne-FM Technique2018

    • 著者名/発表者名
      J. Yamanishi, Y. Naitoh, Y. J. Li, and Y. Sugawara
    • 学会等名
      Optical Manipulation and Structured Materials Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Spectroscopic Imaging of Quantum Dots in Photo-induced Force Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      J. Yamanishi, Y. Naitoh, Y. J. Li, and Y. Sugawara
    • 学会等名
      The 12th International Conference on Excitonic and Photonic Processes in Condensed Matter and Nano Materials
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Atomic Resolution Imaging of Topography, Surface Potential and Dipole Moment on TiO2(110) Surface with Double-OH Defects2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Sugawara, H. F. Wen, Y. Naitoh, and Y. J. Li
    • 学会等名
      The 7th Multifrequency AFM Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科精密科学・応用物理学専攻 応用物理学コース ナノ物性工学領域

    • URL

      http://nanophysics.ap.eng.osaka-u.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2018-07-25   更新日: 2021-02-19  

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