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力検出を用いた近接場ラマン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 19K22144
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分30:応用物理工学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

李 艶君  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (50379137)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020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)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
キーワード近接場顕微鏡 / ラマン
研究開始時の研究の概要

物質と光との電磁相互作用を原子レベルで直接測定できる装置が開発されれば、光科学や表面科学、材料科学、生物科学など多くの分野で革新的な研究手段になることは間違いない。本研究は、物質表面の構造と振動準位を原子分解能で観察可能な次世代の近接場ラマン光学顕微鏡を開発すると共に、その原子分解能観察の条件を解明することを目的とする。原子分解能のラマン光学顕微鏡が開発されれば、これまで知ることのできなかった物質と光との原子スケールの相互作用を直接測定できるようになる。得られる知見は、光学材料の機能発現機構を解明することを容易にし、物性科学において極めて重要な学問領域であるナノフォトニクスを大きく進歩させる。

研究成果の概要

物質と光との電磁相互作用を原子レベルで直接測定できる装置が開発されれば、光科学や表面科学、材料科学、生物科学など多くの分野で革新的な研究手段になることは間違いない。本研究は、物質表面の構造と振動準位を原子分解能で観察可能な次世代の近接場ラマン光学顕微鏡を開発すると共に、その観察条件を解明することを目的とした。高分解能なラマン光学顕微鏡が開発されたことにより、これまで知ることのできなかった物質と光との原子スケールの相互作用を直接測定できるようになった。得られる知見は、光学材料の機能発現機構を解明することを容易にし、物性科学において極めて重要な学問領域であるナノフォトニクスを大きく進歩させる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

物質と光との相互作用に関する画期的な知見が得られることにより、光を利用した機能表面や機能デバイスの重要な課題が解決されると期待される。例えば、光触媒に対しては、反応機構の解明と高効率化・高機能化が実現されると期待される。また太陽電池に対しては、色素増感効果の詳細が解明され、それを利用した高効率太陽電池の開発が期待される。

報告書

(3件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (27件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 6件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件、 招待講演 8件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Direct observation of Si (110)-(16×2) surface reconstruction by atomic force microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Yamamoto, Ryo Izumi, Kazushi Miki, Takahiro Yamasaki, Yasuhiro Sugawara, and Yan Jun Li
    • 雑誌名

      Beilstein J. Nanotechnol.

      巻: 11 ページ: 1750-1756

    • DOI

      10.3762/bjnano.11.157

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multi-Channel Exploration of O Adatom on TiO2(110) Surface by Atomic Force Microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Huan Fei Wen, Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 雑誌名

      Nanomaterials

      巻: 10 号: 8 ページ: 1506-1506

    • DOI

      10.3390/nano10081506

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Surface potential measurement by heterodyne frequency modulation Kelvin probe force microscopy in MHz range2020

    • 著者名/発表者名
      Yasuhiro Sugawara, Masato Miyazaki, and Yan Jun Li
    • 雑誌名

      Journal of Physics Communications

      巻: 4 号: 7 ページ: 075015-075015

    • DOI

      10.1088/2399-6528/aba477

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Remotely Controlling the Charge State of Oxygen Adatoms on Rutile TiO2(110) Surface using Atomic Force Microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Adachi, Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Part C

      巻: - 号: 22 ページ: 12010-12015

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c03117

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elucidating Charge State of an Au Nanocluster on Oxidized/Reduced Rutile TiO2(110) Surfaces using non-contact atomic force microscopy and Kelvin probe force microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Yuuki Adachi, Huan Fei Wen, Quanzhen Zhang, Masato Miyazaki, Yasuhiro Sugawara and Yan Jun Li
    • 雑誌名

      Royal Society of Chemistry, Nanoscale Advances

      巻: - 号: 6 ページ: 2371-2375

    • DOI

      10.1039/c9na00776h

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] AFM/KPFSによる二酸化チタン表面に吸着した酸素原子・分子の電荷状態の原子レベル解析と電荷操作2020

    • 著者名/発表者名
      李艶君,安達有輝,菅原康弘
    • 雑誌名

      触媒

      巻: 62 ページ: 9-14

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrical Engineering of the Oxygen Adatom and Vacancy on Rutile TiO2(110) by Atomic Force Microscopy at 78 K2019

    • 著者名/発表者名
      Q. Zhang, H. F. Wen, Y. Adachi, M. Miyazaki, Y. Sugawara, R. Xu, Z. H. Cheng, Y. J. Li
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 47 ページ: 28852-28858

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b10304

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Characterization and Reversible Migration of Subsurface Hydrogen on Rutile TiO2(110) by Atomic Force Microscopy at 78 K2019

    • 著者名/発表者名
      Q. Zhang, H. F. Wen, Y. Adachi, M. Miyazaki, Y. Sugawara, R. Xu, Z. H. Cheng, Y. J. Li
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 36 ページ: 22595-22602

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b05744

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Imaging the surface potential at the steps on the rutile TiO2 (110) surface by Kelvin probe force microscopy2019

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

      Beilstein Journal of Nanotechnology

      巻: 10 ページ: 1228-1236

    • DOI

      10.3762/bjnano.10.122

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [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 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] クラスター分析による表面の化学種の自動識別2021

    • 著者名/発表者名
      宮崎雅大、菅原 康弘、李艶君
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Resolving CO Adsorption on Oxidized Rutile TiO2 (110) Surface2020

    • 著者名/発表者名
      Y. Adachi, Y. Sugawara and Y. J. Li
    • 学会等名
      28th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy(ICSPM28)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複数チャネルのクラスタリングによる吸着種の自動解析2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎雅大、菅原康弘、李艶君
    • 学会等名
      関西薄膜・表面物理セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡によるルチル型TiO2(110)表面上の吸着酸素原子とCO分子の観察2020

    • 著者名/発表者名
      安達有輝、菅原康弘、李艶君
    • 学会等名
      関西薄膜・表面物理セミナー
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] クラスター分析による表面の異なる化学種の自動識別2020

    • 著者名/発表者名
      宮崎雅大、菅原康弘、李艶君
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡によるルチル型TiO2(110)表面上の吸着酸素原子とCO分子の観察2020

    • 著者名/発表者名
      安達有輝、菅原康弘、李艶君
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [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、李 艶君
    • 学会等名
      日本物理学会第75年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 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
      ChinaNano 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study of the charge state of adsorbed O adatoms on rutile TiO2(110) surface by nc-AFM and KPFM at 78 K2019

    • 著者名/発表者名
      Yan jun Li、Yuuki Adachi, Huan Fei Wen, Yasuhiro Sugawara
    • 学会等名
      ChinaNano 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 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
      12th International Symposimum on Test and Measurement (ISTM 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Study of the charge state of adsorbed O adatoms on rutile TiO2(110) surface by nc-AFM and KPFM at 78 K2019

    • 著者名/発表者名
      Yan jun Li,Yuuki Adachi, Huan Fei Wen, Quanzhen Zhang, Masato Miyazaki, Yasuhiro Sugawara
    • 学会等名
      12th International Symposimum on Test and Measurement (ISTM 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Synthesis and characterization of molecular oxygen on rutile TiO2 (110) surface using atomic force microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      安達 有輝、李 艶君 、菅原康弘
    • 学会等名
      ICSPM
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and characterization of molecular oxygen on rutile TiO2 (110) surface using atomic force microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      安達 有輝、李 艶君 、菅原康弘
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Elucidation of Property of Next Generation Functional Materials and Surface/Interface
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いたルチル型酸化チタン表面上の酸素原子の電荷状態と結合状態の制御2019

    • 著者名/発表者名
      安達 有輝、李 艶君 、菅原康弘
    • 学会等名
      春季応用物理学会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Study of the charge state of adsorbed oxygen adatoms on rutile TiO2(110)-1 × 1 surface by nc-AFM and KPFM2019

    • 著者名/発表者名
      Yan jun Li、Yuuki Adachi, Huan Fei Wen, Quanzhen Zhang, Masato Miyazaki, Yasuhiro Sugawara
    • 学会等名
      The 7th China-Japan Symposium on Nanomedicine
    • 関連する報告書
      2019 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物理学系専攻応用物理学コース極限計測・ナノサイエンス領域

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科応用物理学専攻極限計測・ナノサイエンス領域

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2022-01-27  

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