| 研究課題/領域番号 |
20H02697
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32010:基礎物理化学関連
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| 研究機関 | 高知工科大学 |
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研究代表者 |
稲見 栄一 高知工科大学, システム工学群, 准教授 (40420418)
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| 研究分担者 |
阿部 真之 大阪大学, 大学院基礎工学研究科, 教授 (00362666)
勝部 大樹 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (00831083)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
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| キーワード | 走査プローブ顕微鏡 / 原子・分子物理 / 化学結合 / 表面・界面物性 / 機能性ナノ材料 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
2原子間の相互作用は最も基本的な化学結合であり、その理解は、物質存在様式を根源から解明するという点で、物質科学全般に跨る基礎学術課題である。また2原子の結合を計測・制御できれば、機能性材料の開発で、原子レベルから有用な指針が得られる。
本研究では、走査プローブ顕微鏡と超短電圧パルス制御技術を融合して、2原子の化学結合に伴う分子軌道形成過程をエネルギースケールで検出可能な超短電圧パルストンネル分光装置を開発する。さらに本装置を駆使して、以下の基礎学術・応用研究を展開する。
1. 化学結合を価電子の挙動に基づき原子レベルで解明
2. 機能性材料表面の原子選択的な化学活性度を評価可能な基盤計測技術を開拓
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| 研究成果の概要 |
原子間力顕微鏡/走査トンネル顕微鏡の複合装置(AFM/STM)と超短電圧パルス技術を組み合わせ、2原子の化学結合に伴う分子軌道の形成を追跡する超短電圧パルストンネル分光法(USVP-STS)を開発した。Si(111)-(7x7)表面での実験から、USVP-STSが従来のSTMと同等の局所分光を行えることを確認した。また、電圧パルスの遅延制御で探針-試料間距離を変化させると、得られる電流電圧曲線の形状も変化することを確認した。この変化は表面原子の電子構造が孤立原子から2原子分子の状態へ遷移する過程に対応し、USVP-STSが、分子軌道形成過程をエネルギースケールで追跡できることを示している。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
原子間の化学結合の直接観察は、近年、国内外で精力的に行われてきた。しかし、化学結合で重要な役割を担う電子の挙動は、直接観察が困難であるため理論研究が主であった。本研究で開発したUSVP-STSは化学結合に伴う分子軌道形成を直接追跡できるため、従来、理論的考察が主であった化学結合理論を実証し、その本質的理解に迫れる。 さらに、USVP-STSはAFMによる化学結合力の精密測定法と融合させることで、原子間の化学結合に関してナノ力学物性とナノ電子物性の双方からの情報が得られ、それを分子軌道計測に基づく新たな材料評価技術へ展開できる。
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