ナノスケール電荷分布解析を目指したケルビン力顕微鏡の電位像形成機構の定量的解明

• 研究課題/領域番号: 21686004
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 北陸先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 笹原 亮 北陸先端科学技術大学院大学, マテリアルサイエンス研究科, 助教 (40321905)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 26,780千円 (直接経費: 20,600千円、間接経費: 6,180千円); 2011年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2010年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2009年度: 19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
• キーワード: 走査プローブ顕微鏡 / ケルビン力顕微鏡 / 表面電位 / 接触電位差 / 非接触型原子間力顕微鏡 / 仕事関数 / 二酸化チタン / 単分子膜 / ケルビンカ顕微鏡

研究概要

双極子の大きさが異なる吸着カルボン酸イオンをケルビン力顕微鏡(KPFM)で解析し、接触電位差(CPD)像に分子位置に対応したコントラストが現れることを見出した。このナノスケールCPD像コントラストは、探針-試料間の相互作用力、探針の振動振幅、トンネル電流による撹乱を受けていないことがわかった。本研究はナノスケールCPD解析がKPFMを用いて可能であることを実証し、ナノスケールCPD解析の更なる高精度化への課題として、探針の先鋭化と誘起電荷の解析を抽出した。

研究成果

• [雑誌論文] Atomic scale analysis of ultra thin SiO_2films prepared on TiO_2(100) surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Sasahara, C. L. Pang, and M. Tomitori
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 114 ページ: 20189-20194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Science Approach to Photochemistry of TiO_2 (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Sasahara and H. Onishi
  • 雑誌名: Solid State Phenom 巻: 162 ページ: 115-133
  • NAID: 120003353434
  • 査読あり
• [雑誌論文] Frequency Modulation Atomic Force Microscope Observation of TiO_2(110) Surfaces in Water (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Sasahara and M. Tomitori
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. and Technol. B 巻: 28,(3)
  • NAID: 120002260318
  • 査読あり
• [雑誌論文] 身近になりつつある酸化物表面の原子スケール観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 笹原亮、富取正彦
  • 雑誌名: 未来材料 巻: 11 ページ: 2-5
• [雑誌論文] Atomic scale analysis of ultra thin SiO_2 films prepared on TiO_2(100) surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Sasahara, C.L.Pang, M.Tomitori
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 114 ページ: 20189-20194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-to-Oxide Charge Transfer Observed by a Kelvin Probe Force Microscope (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Sasahara, K. Hiehata, and H. Onishi
  • 雑誌名: Catal. Surv. Asia 巻: 13,(1) ページ: 9-15
  • 査読あり
• [学会発表] 周波数変調型原子間力顕微鏡を用いた色素吸着TiO_2(110)表面の光応答の純水中解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 芳哲也
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2012-03-16
• [学会発表] TiO_2(110)表面上のリチウム-炭酸プロピレン共吸着の走査型トンネル顕微鏡による研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 辰巳仁美
  • 学会等名: 2012年春季第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京)
  • 年月日: 2012-03-15
• [学会発表] Initial adsorption of lithium and propylene carbonate on a metal oxide surface for lithium ion battery observed by scanning tunneling microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: 辰巳仁美
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM19)
  • 発表場所: 洞爺湖万世閣(北海道)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] FM-AFM analysis of optical response of dye-adsorbed TiO_2(110)surfaces (2011)
  • 著者名/発表者名: 芳哲也
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM19)
  • 発表場所: 洞爺湖万世閣(北海道)
  • 年月日: 2011-12-19
• [学会発表] 金属酸化物表面上のリチウムイオン-炭酸プロピレン共吸着層の走査型トンネル顕微鏡による研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 辰巳仁美
  • 学会等名: 平成23年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
  • 発表場所: 金沢歌劇座(石川)
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] 周波数変調型原子間力顕微鏡による色素吸着TiO_2(110)表面の純水中光応答の解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 芳哲也
  • 学会等名: 平成23年度応用物理学会北陸・信越支部学術講演会
  • 発表場所: 金沢歌劇座(石川)
  • 年月日: 2011-11-18
• [学会発表] 周波数変調原子間力顕微鏡による酸化物表面の液中ナノ解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 芳哲也、笹原亮、富取正彦
  • 学会等名: 誘電・絶縁材料研究会
  • 発表場所: 新潟県新潟市
  • 年月日: 2011-07-08
• [学会発表] 二酸化チタン単結晶表面に作製したチタン-ケイ素複合酸化物の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 笹原亮、Chi Lun Pang、富取正彦
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 大阪府吹田市
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] 二酸化チタン単結晶表面に作製したチタン-ケイ素複合酸化物の研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 笹原亮, Chi Lun Pang, 富取正彦
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 大阪大学(大阪)
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] Nanoscale analysis of dye-modified titanium dioxide surfaces by scanning probe microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Sasahara
  • 学会等名: Asia-Pacific Interfinish 2010
  • 発表場所: Biopolice, Singapore
  • 年月日: 2010-10-21
• [学会発表] Nanoscale analysis of dye-modified titanium dioxide surfaces by scanning probe microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Sasahara
  • 学会等名: Asia-Pacific Interfinish 2010
  • 発表場所: The BIOPOLIS (Singapore)(招待講演)
  • 年月日: 2010-10-21
• [学会発表] FM-AFM observation of TiO_2(100) surfaces in water (2010)
  • 著者名/発表者名: C. L. Pang, A. Sasahara, and M. Tomitori
  • 学会等名: 13th International Conference on Noncontact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: Kanazawa, Ishikawa
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Scanning Probe Microscope Studies of Dye-Adsorbed Titanium Dioxide Surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Sasahara, Naoki Koide, Liyuan Han, Hiroshi Onish, and Masahiko Tomitori
  • 学会等名: NIMS Conference
  • 発表場所: Tsukuba, Ibaraki
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] Scanning Probe Microscope Studies of Dye-Adsorbed Titanium Dioxide Surfaces (2010)
  • 著者名/発表者名: A.Sasahara, Naoki Koide, Liyuan Han, Hiroshi Onish, Masahiko Tomitori
  • 学会等名: NIMS Conference
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城)(招待講演)
  • 年月日: 2010-07-13
• [学会発表] Analysis of a Rutile TiO_2(110) Surface in Water by Noncontact Atomic Force Microscope (2010)
  • 著者名/発表者名: A. Sasahara and M. Tomitori
  • 学会等名: 7th International Workshop on Metal Oxides(IWOX-IV)
  • 発表場所: Echigo-Yuzawa, Niigata
  • 年月日: 2010-01-13
• [学会発表] 担持金属触媒モデル表面のナノスケール電荷分布解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 笹原亮
  • 学会等名: 第29回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東京都江戸川区
  • 年月日: 2009-10-29
• [学会発表] Noncontact Atomic Force Microscope Observation of TiO2(110) Surface in Pure Water (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Sasahara, Y. Jeong, and M. Tomitori
  • 学会等名: 12th International Conference on Noncontact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: New Haven, US
  • 年月日: 2009-08-10
• [学会発表] 非接触型原子間力顕微鏡を用いた二酸化チタン表面の水中観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 笹原亮、富取正彦
  • 学会等名: 2009年春季第56回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 年月日: 2009-03-31
• [図書] Measuring and Compensating Electrostatic Forces (2011)
  • 著者名/発表者名: A. Sasahara and H. Onishi
  • 総ページ数: 220
  • 出版者: Springer, Berlin
• [図書] Kelvin Probe Force Microscopy : Measuring and Compensating Electrostatic Forces (2011)
  • 著者名/発表者名: 笹原亮
  • 出版者: Springer