ナノ粒子操作のためのメカニカル原子ピンセット

• 研究課題/領域番号: 23651127
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 木塚 徳志 筑波大学, 数理物質系, 教授 (10234303)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 分子操作 / 原子操作 / 電子顕微鏡 / ピエゾ素子 / 走査プローブ顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / ナノチップ / ナノクラフト / 単一分子接合 / 単一分子素子 / 原子直視観察

研究概要

ナノ粒子操作を可能とする機械的な微小ピンセットをその場電子顕微鏡による原子直視法を用いて開発した。ピンセットとなる微小金属プローブの加工法、つまり、金属針のナノメートル微細化法について調べた。この加工には、機械的研磨、収束イオンビーム加工、および接触－引き離し法を用いた。最終的に、先端が数ナノメートルの金属ナノプローブが作製された。このナノプローブを用いて、数ナノメートルのカーボンナノカプセルやフラーレン分子を挟んだナノ構造を組み立てることができた。こうしたナノクラフトだけでなく、ピンセット操作途中のナノプローブ－ナノ粒子間の相互作用を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Distance control of electromigration-induced silver nanogaps (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideki Masuda and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 14 号: 3 ページ: 2436-2440
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8502
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrical conductivity of single molecular junctions assembled from Co- and Co3C-encapsulating carbon nanocapsules (2014)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsuura and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 14 号: 3 ページ: 2441-2445
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8506
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The atomic configuration of graphene/VC interfaces in VC-encapsulating carbon nanocapsules (2014)
  • 著者名/発表者名: Gaku Yazaki, Daisuke Matsuura, and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 14 号: 3 ページ: 2482-2486
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8496
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-resolution transmission electron microscopy of isolated fullerene C60 molecules (2014)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 14 号: 3 ページ: 2687-2688
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8611
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The structure of graphene/nickel interfaces within nickel-encapsulating carbon nanocapsules studied by high-resolution transmission electron microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka and Akira Akagawa
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 14 号: 4 ページ: 3176-3180
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8519
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Interface structure of niobium carbide-encapsulating carbon nanocapsules studied by high-resolution transmission electron microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka and Haruki Koizumi
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 14 号: 4 ページ: 3228-3232
  • DOI: 10.1166/jnn.2014.8609
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Critical shear stress of rhodium nanocontacts studied by in situ high-resolution transmission electron microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ohko and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol 巻: (in print) ページ: 14-14
• [雑誌論文] Structure and conductance of aluminum nanocontacts studied by in situ high-resolution transmission electron microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ohko and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol 巻: (in print) ページ: 14-14
• [雑誌論文] Critical shear stress of rhodium nanocontacts studied by in situ high-resolution transmission electron microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ohko and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and conductance of aluminum nanocontacts studied by in situ high-resolution transmission electron microscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ohko and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transformation of the deformation mechanism from dislocation-mediated slip to homogeneous slip in silver nanowires (2013)
  • 著者名/発表者名: Jianbo Feng and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol 巻: 13(2) 号: 1 ページ: 394-400
  • DOI: 10.1166/jnn.2013.6899
• [雑誌論文] Synthesis of nickel-encapsulated carbon nanocapsules and cup-stacked-type carbon nanotubes via nickel-doped fullerene nanowhiskers (2012)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka, Kun’ichi Miyazawa, and Akira Akagawa
  • 雑誌名: J. Nanotechnol. 巻: 2012 ページ: 5-5
  • DOI: 10.1155/2012/376160
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solvation-assisted Young’s modulus control of single-crystal fullerene C70 nanowhiskers (2012)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka, Kun'ichi Miyazawa, and Takayuki Tokumine
  • 雑誌名: J. Nanotechnol. 巻: 2012 ページ: 5-5
  • DOI: 10.1155/2012/583817
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of carbon nanocapses and nanotubes using Fe-doped fullerene nanowhiskers (2012)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka, Kun'ichi Miyazawa, Daisuke Matsuura
  • 雑誌名: J.Nanotechnol. 巻: 2012 ページ: 6-6
  • DOI: 10.1155/2012/613746
  • 査読あり
• [雑誌論文] Young's modulus of single-crystal fullerene C_<70> nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka, Kun'ichi Miyazawa, Takayuki Tokumine
  • 雑誌名: J.Nanoteehnol. 巻: 2012 ページ: 5-5
  • DOI: 10.1155/2012/969357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of cobalt-encapsulated carbon nanocapsules using cobalt-doped fullerene nanowhiskers (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsuura, Kun’ichi Miyazawa, and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: Int. Sch. Res. Net. Nanotechnol. 巻: 2012 ページ: 7-7
  • DOI: 10.5402/2012/871208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structures of graphene/cobalt interfaces in cobalt-encapsulated carbon nanocapsules (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsuura, Kun’ichi Miyazawa, and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanomater. 巻: 2012 号: 1 ページ: 7-7
  • DOI: 10.1155/2012/843516
  • NAID: 120007130656
  • 査読あり
• [雑誌論文] Breakdown of ballistic conduction in single-atom-width gold wires (2012)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kodama and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 12 号: 2 ページ: 1001-1003
  • DOI: 10.1166/jnn.2012.5878
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of oriented bundle fibers of fullerene C70 crystal nanotubes (2012)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka, Kun'ichi Miyazawa, and Takayuki Tokumine
  • 雑誌名: J. Nanosci. Nanotechnol. 巻: 12 号: 3 ページ: 2825-2828
  • DOI: 10.1166/jnn.2012.5803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Current-Voltage Characteristics of Silver Nanocontact Studied by In situ Transmission Electron Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideki Masuda and Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 81 号: 11 ページ: 114707-114707
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.114707
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron spin resonance of thin films of organic light-emitting material tris (8-hydroxyquinoline) aluminum doped by magnesium (2012)
  • 著者名/発表者名: Donghyun Son, Kazuhiro Marumoto, Tokushi Kizuka, Yukihiro Shimoi
  • 雑誌名: Synthetic Met. 巻: 162 号: 24 ページ: 2451-2454
  • DOI: 10.1016/j.synthmet.2012.11.009
  • NAID: 120007137045
  • 査読あり
• [雑誌論文] Position-selective emission control of cathodoluminescence using nanotips of optical fibers (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka
  • 雑誌名: J.Nanosci.Nanotechnol. 巻: 11 号: 6 ページ: 5274-5276
  • DOI: 10.1166/jnn.2011.4175
  • 査読あり
• [雑誌論文] Individual cathodoluminescence and photoluminescence spectroscopy of zinc oxide nanoparticles in combination with in situ transmission electron microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka, Masaya Oyama
  • 雑誌名: J.Nanosci.Nanotechnol. 巻: 11 号: 4 ページ: 3278-3283
  • DOI: 10.1166/jnn.2011.3754
  • 査読あり
• [学会発表] In situ transmission electron microscopy of tantalum nanocontacts (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Murata and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures in conjunction with 21st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center
  • 年月日: 2013-11-08
• [学会発表] In situ transmission electron microscopy of bending process of C_<60>/C_<70> nanowhiskers (2013)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsuura, Chika Hirata, Toshio Konno, Takatsugu Wakahara, Kun'ichi Miyazawa, Tokushi Kizuka
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Makuhari
  • 年月日: 2013-07-17
• [学会発表] In situ transmission electron microscopy of single molecular junctions using carbon nanocapsules encapsulating cobalt and cobalt carbide (2012)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsuura and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: The 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] Non jump-to-contact approach between tungsten nanotips (2012)
  • 著者名/発表者名: Hideki Masuda and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: The 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Kobe
  • 年月日: 2012-11-02
• [学会発表] Atomic configuration and mechanical properties of silver nanocontacts (2012)
  • 著者名/発表者名: Jianbo Feng and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: Tsukuba Nanotechnology Symposium
  • 発表場所: Univ. Tsukuba
• [学会発表] 金属原子ワイヤーとコンダクタンス (2012)
  • 著者名/発表者名: 木塚徳志
  • 学会等名: 応用物理学会(招待講演)
  • 発表場所: 早稲田大学 （新宿区）
• [学会発表] In situ high-resolution transmission electron microscopy of single-atom-width tantalum wires (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideki Masuda and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: Funabori Tower Hall, Tokyo
  • 年月日: 2011-12-15
• [学会発表] Formation process of silver nanogaps using electromigration studied by in situ high-resolution transmission electron microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideki Masuda and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: International Symposium on Interdisciplinary Materials Science
  • 発表場所: Tsukuba CAPIO
• [学会発表] In situ high-resolution transmission electron microscopy of single-atom-width tantalum wires (2011)
  • 著者名/発表者名: Hideki Masuda and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science
  • 発表場所: Funabori Tower Hall （江戸川区）
• [学会発表] In situ transmission electron microscopy of fullerene nanowhiskers and related carbon nanomaterials (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka
  • 学会等名: Tsukuba Nanotechnology Symposium
  • 発表場所: Univ. Tsukuba （つくば市）
• [学会発表] In situ high-resolution transmission electron microscopy of electromigration in platinum nanocontacts (2010)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kodama and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: 23rd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Kokura
  • 年月日: 2010-11-10
• [学会発表] Conductance of zinc oxide nanocontacts studied by in situ transmission electron microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Toshikazu Kase and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: International Conference on Solid State Devices and Materials
  • 発表場所: Tokyo
• [学会発表] In situ transmission electron microscopy of tantalum nanocontacts
  • 著者名/発表者名: S. Murata and T. Kizuka
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures in conjunction with 21st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Tsukuba Capio, Tsukuba
• [学会発表] Dependence of bias voltages on formation of single-atom-width silver wires
  • 著者名/発表者名: K. Yamada and T. Kizuka
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures in conjunction with 21st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Tsukuba Capio, Tsukuba
• [学会発表] In situ transmission electron microscopy of single-particle junctions using gold-encapsulating carbon nanocapsules
  • 著者名/発表者名: D. Matsuura and T. Kizuka
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures in conjunction with 21st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Tsukuba Capio, Tsukuba
• [学会発表] Electrical conductivity of single particle junctions using cobalt- and cobalt-carbide-encapsulated carbon nanocapsules
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsuura, Tokushi Kizuka
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Makuhari Messe, Makuhari
• [学会発表] In situ transmission electron microscopy of niobium nanocontacts and single-atom-width wires
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka, Musashi Hongu
  • 学会等名: The 12th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Makuhari Messe, Makuhari
• [学会発表] Non jump-to-contact approach between tungsten nanotips
  • 著者名/発表者名: Hideki Masuda and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: The 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: 神戸メリケンパークホテル（神戸）
• [学会発表] In situ transmission electron microscopy of single molecular junctions using carbon nanocapsules encapsulating cobalt and cobalt carbide
  • 著者名/発表者名: Daisuke Matsuura and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: The 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: 神戸メリケンパークホテル（神戸）
• [学会発表] Structure and conductance of atomic-sized tungsten contacts
  • 著者名/発表者名: Hideki Masuda and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: The 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: 神戸メリケンパークホテル（神戸）
• [学会発表] In situ high-resolution transmission electron microscopy of deformation of aluminum nanocontacts
  • 著者名/発表者名: Takayuki Ohko and Tokushi Kizuka
  • 学会等名: The 25th International Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: 神戸メリケンパークホテル（神戸）
• [学会発表] Atomic configuration and mechanical properties of silver nanocontacts
  • 著者名/発表者名: Jianbo Feng, Tokushi Kizuka
  • 学会等名: Tsukuba Nanotechnology Symposium
  • 発表場所: 筑波大学（つくば）
• [図書] in-situ 測定/その場観察実例集 ~各種計測技術の実践テクニックおよび材料・デバイス別分析例, 第12節 金属変形のin-situ 観察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木塚徳志
  • 出版者: 情報機構
• [図書] 日本学術振興会微細組織と機能性第133委員会50 周年記念誌, 微粒子の変形(電子顕微鏡観察) (2013)
  • 著者名/発表者名: 木塚徳志
  • 出版者: 日本学術振興会
• [図書] 日本学術振興会微細組織と機能性第133委員会50周年記念誌 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木塚徳志（分担執筆：微粒子の変形（電子顕微鏡観察））
  • 総ページ数: 287
  • 出版者: 日本学術振興会
• [図書] in-situ測定／その場観察実例集 ～各種計測技術の実践テクニックおよび材料・デバイス別分析例 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木塚徳志(分担執筆：第12節 金属変形のin-situ観察）
  • 総ページ数: 270
  • 出版者: 情報機構
• [図書] Fullerene Nanowhiskers, Chapter 8 (2011)
  • 著者名/発表者名: Tokushi Kizuka （分担執筆）
  • 総ページ数: 242
  • 出版者: In situ transmission electron microscopy of fullerene nanowhiskers and related carbon nanomaterials
• [図書] Fullerene Nanowhiskers, Chapter 14 (2011)
  • 著者名/発表者名: Ryoei Kato, Kun’ichi Miyazawa, Toshiyuki Nishimura, Zheng-ming Wang and Tokushi Kizuka （分担執筆）
  • 総ページ数: 242
  • 出版者: High-temperature heat treatment of fullerene nanofibers
• [備考]
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~kizuka_lab/index.html
• [備考] 筑波大学 木塚研究室ホームページ
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~kizuka_lab/index.html
• [備考] 木塚研究室HP
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~kizuka_lab/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~kizuka_lab/index.html