| 研究課題/領域番号 |
22K04929
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分29020:薄膜および表面界面物性関連
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| 研究機関 | 滋賀県立大学 |
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研究代表者 |
小林 成貴 滋賀県立大学, 工学部, 准教授 (40595998)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 原子間力顕微鏡 / 固液界面 / 水和構造 / 水素結合 / 水和 / 水 / ナノ計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
代表者が開発した垂直力と水平力を同時検出可能なFM-AFMを基盤に，以下の課題に取り組む．（１）垂直力・水平力同時検出FM-AFMを用いて３次元力分布計測を行い，水平力の３次元力分布から水素結合ネットワークを計測する．そのためにも，ねじれ共振の高周波化を実現し，水平力の検出感度を改善する．（２）FM-AFMを用いて水平力のエネルギー散逸成分の３次元力分布を取得し，水和水分子の局所粘性の測定を実現する．（３）応用計測として理論計算で予想されたグラフェン上の水和構造の実験的確証を得るために，開発したFM-AFMを用いて水素結合ネットワークや粘性を調べ，計算結果と比較検証する．
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、垂直力と水平力を高感度で同時に検出できる液中周波数変調原子間力顕微鏡を用いて、水和構造とその物性を原子スケールで計測する手法を開発することを目的としている。前年度は水平力をもっとも高感度に検出できるカンチレバーの振動振幅が１００～１０ｐｍの間に存在する傾向にあることを見出した。今年度はさらにカンチレバーのねじれ共振周波数を高周波化して、さらなる高感度力検出を実現するために、カンチレバー変位検出計の広帯域化を試みたが、特に雑音の点において課題が残った。
一方で、さらなる物性計測のために、周波数変調方式による水平力のエネルギー散逸計測を試み、マイカやＨＯＰＧなどで、原子スケールのコントラストを同時に取得することに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度の予定であった広帯域カンチレバー変位検出計については、あと少しで完成する見込みである。また、水平力の散逸エネルギー計測にも成功したことか、総合して「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
広帯域カンチレバー変位検出計を速やかに完成させ、より高感度で水平力による水和構造計測を実施する。また、水和水分子間の水素結合ネットワークを増強させるようなイオンなどを含む溶液中で観察し、水和構造内の水素結合ネットワークなどの物性計測が可能かどうか検証する。
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