原子操作を用いた新物質創世のための原子サイズ反応場の構築

• 研究課題/領域番号: 24651116
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ構造科学
• 研究機関: 大阪大学 (2013); 名古屋大学 (2012)
• 研究代表者: 阿部 真之 大阪大学, 極限量子科学研究センター, 教授 (00362666)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2013年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2012年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 走査型プローブ顕微鏡 / ナノ構造体 / 室温 / 原子操作 / クラスタ / 反応場 / 非接触原子間力顕微鏡 / AFM

研究概要

本研究では、原子操作を用いた新物質創世を行うことを目標として、原子サイズの反応場を実現し原子操作実験によってナノクラスタを作成し、その性質を探ることを目的とした。具体的には、Si(111)-(7x7) のハーフユニットセルを原子サイズの反応場として利用し、Au やAg、Pb などの金属を蒸着させ、原子操作によってクラスタを作成した。１種類の元素だけでなく、２種類の元素から合金状のクラスタを作成することに成功した。また、ハーフユニットセル内で作成できるAgやAuクラスタを構成する原子数の上限も明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Quantum degeneracy in atomic point contacts revealed by chemical force and conductance (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, M. Ondráček, M. Abe, P. Pou, S. Morita, Ruben Pérez, F. Flores, P. Jelinek
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: vol.111
• [雑誌論文] Role of tip chemical reactivity on atom manipulation process in dynamic force microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, A. Yurtsever, M. Abe, S. Morita, M. Ondráček, P. Pou, R. Pérez, and P. Jelínek
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: vol.7 ページ: 7370-7376
• [雑誌論文] Force mapping on hydrogen terminated Si(111)-(7x7) surface (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Yurtsever, Y. Sugimoto, H. Tanaka, M. Abe, S. Morita, M. Ondráček, P. Pou, R. Pérez, and P. Jelínek
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.87
• [雑誌論文] Simultaneous noncontact AFM and STM of Ag : Si(111)-(√3x√3)R30° (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sweetman, A. Stannard, Y. Sugimoto, M. Abe, S. Morita, and P. Moriarty
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.87
• [雑誌論文] Quantum Degeneracy in Atomic Point Contacts Revealed by Chemical Force and Conductance (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sugimoto, Martin Ondracek, Masayuki Abe, Pablo Pou, Seizo Morita, Ruben Perez, Fernando Flores, and Pavel Jelinek
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 111 号: 10
  • DOI: 10.1103/physrevlett.111.106803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Role of Tip Chemical Reactivity on Atom Manipulation Process in Dynamic Force Microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sugimoto, Ayhan Yurtsever, Masayuki Abe, Seizo Morita, Martin Ondracek, Pablo Pou, Ruben Perez, and Pavel Jelinek
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7 号: 8 ページ: 7370-7376
  • DOI: 10.1021/nn403097p
  • 査読あり
• [雑誌論文] Force mapping on a partially H-covered Si(111)-(7×7) surface: Influence of tip and surface reactivity (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Yurtsever
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.87 号: 15
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.155403
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous noncontact AFM and STM of Ag:Si(111)-(√3×√3)R30 (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Sweetman
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol. 87 号: 7
  • DOI: 10.1103/physrevb.87.075310
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of tip polarity on Kelvin probe force microscopy images of thin insulator CaF2 films on Si(111) (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Yurtsever, Y. Sugimoto, M. Fukumoto, M. Abe, and S. Morita
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.101
• [雑誌論文] Understanding image contrast formation in TiO2 with force spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Yurtsever, D. Fernández-Torre, C. González, P. Jelínek, P. Pou, Y. Sugimoto, M. Abe, Rubén Pérez, S. Morita
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.85
• [雑誌論文] Three dimensional scanning force/tunneling spectroscopy at room temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, K. Ueda, M. Abe, and S. Morita
  • 雑誌名: Journal of Physics : Condensed Matter 巻: Vol.24
• [雑誌論文] Understanding image contrast formation in TiO_2 with force spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Ayhan Yurtsever, Delia Fernandez-Torre, Cesar Gonzalez, Pavel Jelinek, Pablo Pou, Yoshiaki Sugimoto, Masayuki Abe, Ruben Perez and Seizo Morita
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.85(Issue 12) 号: 12
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.125416
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional scanning force / tunneling spectroscopy at room temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sugimoto, Keiichi Ueda, Masayuki Abe and Seizo Morita
  • 雑誌名: J. Phys.: Condens. Matter 巻: Vol.24, No.8 号: 8 ページ: 084008-084008
  • DOI: 10.1088/0953-8984/24/8/084008
  • 査読あり
• [学会発表] 原子接合における力と電流の関係 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭, M. Ondracek,阿部真之, P. Pou,森田清三, R. Perez, F. Flores, P. Jelinek
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス
  • 年月日: 2014-03-27
• [学会発表] 非接触原子間力顕微鏡の測定技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部真之
  • 学会等名: 応用科学学会技術講演会
  • 発表場所: 関東学院大学関内メディアセンター
  • 年月日: 2014-03-06
• [学会発表] Force- and Current Induced All-Silicon Atom Switching (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Maeda, S. Yamazaki, R. Takatani, D. Sawada, Y. Sugimoto, M. Abe, P. Pou, R. Perez, P. Mutombo, P. Jelinek, and S. Morita
  • 学会等名: 1st KANSAI Nanoscience and Nanotechnology International Symposium
  • 発表場所: Senri Life Science Center, Toyonaka, Osaka, Japan
  • 年月日: 2014-02-03
• [学会発表] Atom-Gating of Nano-Space Controlling Thermally Diffusing Single Atom Confined in Si(111)7x7 Half Unit Cell at Room Temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sugimoto, Shiro Yamasaki, Eiichi Inami, Ayhan Yurtsever, Masayuki Abe, Seizo Morita
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2014 (SSNS'14)
  • 発表場所: Furano, Hokkaido, Japan, at New Furano Prince Hotel
• [学会発表] AFMを用いたルチルTiO2(110)上のフォーススペクトロスコピー (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭、Ayhan Yurtsever、Delia Fernandez-Torre、Cesar Gonzalez、Pavel Jelinek、Pable Pou、阿部真之、Ruben Perez、森田清三
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス,神奈川県相模原市
• [学会発表] 非接触走査型非線形誘電率顕微鏡を用いたSi(100)-2×1表面における双極子モーメント分布の観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木将敬、山末耕平、阿部真之、杉本宜昭、長康雄
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス,神奈川県相模原市
• [学会発表] Atom-Gating of Nano-Space Controlling Thermally Diffusing Single Atom Confined in Si(111)7x7 Half Unit Cell at Room Temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sugimoto, Shiro Yamasaki, Eiichi Inami, Ayhan Yurtsever, Masayuki Abe, Seizo Morita
  • 学会等名: Symposium on Surface and Nano Science 2014 (SSNS’14)
  • 発表場所: Furano, Hokkaido, Japan, at New Furano Prince Hotel
• [学会発表] 非接触原子間力顕微鏡の測定技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阿部真之
  • 学会等名: 応用科学学会技術講演会
  • 発表場所: 関東学院大学 関内メディアセンター
  • 招待講演
• [学会発表] 原子接合における力と電流の関係 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭、M. Ondracek、阿部真之、P. Pou、森田清三、R. Perez、F. Flores、P. Jelinek
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス、神奈川県平塚市
• [学会発表] AFMを用いたルチルTiO2(110)上のフォーススペクトロスコピー (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭、Ayhan Yurtsever、Delia Fernandez-Torre、Cesar Gonzalez、 Pavel Jelinek、Pable Pou、阿部真之、Ruben Perez、森田清三
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、神奈川県相模原市
• [学会発表] 非接触走査型非線形誘電率顕微鏡を用いたSi(100)-2×1表面における双極子モーメント分布の観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木将敬、山末耕平、阿部真之、杉本宜昭、長康雄
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学相模原キャンパス、神奈川県相模原市
• [学会発表] Fabrication and Control of Pb-trimer Switch Operable at Room Temperature Using a combined AFM/STM (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Inami, Y. Sugimoto, M. Abe, and S. Morita
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
• [学会発表] Current- and Force- Induced Si4 Atom Switching using STM and AFM (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yamazaki, R. Takatani, K. Maeda, D. Sawada, Y. Sugimoto, M. Abe, P. Pou, R. Perez, P. Mutombo, P. Jelinek, and S. Morita
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
• [学会発表] Mechanical Gate Control for Atom-by-atom Clustering with Scanning Probe Microscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, A. Yurtsever, M. Abe, and S. Morita
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
• [学会発表] Beyond Chenical Sensitivity in nc-AFM : Probing Bond Character (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ondracek, Y. Sugimoto, M. Abe, A. Yurtsever, J. Onoda, M. Setvin, S. Morita, and P. Jelinek
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
• [学会発表] Role of tip chemical reactivity on atom manipulation process in dynamic AFM (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Yurtsever, Y. Sugimoto, M. Abe, S. Morita, M. Ondracek, P. Pou, R. Perez, and P. Jelinek
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
• [学会発表] Force- and Current- Induced Atom Switching (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yamazaki, R. Takatani, K. Maeda, D. Sawada, Y. Sugimoto, M. Abe, P. Pou, R. Perez, P. Mutombo, P. Jelinek, and S. Morita
  • 学会等名: 16th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM2013)
  • 発表場所: University of Maryland, Hyattsville, Maryland, USA
• [学会発表] Control of atom switch of Pb trimerassembled on Si(111)-(7x7) surface using a combined AFM/STM at room temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: E. Inami, Y. Sugimoto, M. Abe, and S. Morita
  • 学会等名: 16th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM2013)
  • 発表場所: University of Maryland, Hyattsville, Maryland, USA
• [学会発表] Effect of tip polarity on Kelvin probe force microscopy images of thin insulator CaF2 films on Si(111) (2013)
  • 著者名/発表者名: Ayhan Yurtsever, Yoshiaki Sugimoto, Masaki Fukumoto, Masayuki Abe, and Seizo Morita
  • 学会等名: 16th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM2013)
  • 発表場所: University of Maryland, Hyattsville, Maryland, USA
• [学会発表] A conbined NC-AFM and DFT study of Pt atoms adsorbed on TiO2(110) (2013)
  • 著者名/発表者名: Delia Fernandez-Torre, Ayhan Yurtsever, Jo Onoda, Yoshiaki Sugimoto, Masayuki Abe, Seizo Morita, and Ruben Perez
  • 学会等名: 16th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy (nc-AFM2013)
  • 発表場所: University of Maryland, Hyattsville, Maryland, USA
• [学会発表] AFM/STMを用いた鉛クラスタースイッチの組立 (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲見栄一、杉本宜昭、阿部真之、森田清三
  • 学会等名: 2013年度関西薄膜表面物理セミナー
  • 発表場所: グリーンビレッジ交野,大阪府交野市
• [学会発表] ケルビンプローブ力顕微鏡の探針極性効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭、アイハン・ユルトセベル、福本将輝、阿部真之、森田清三
  • 学会等名: 第74回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス,京都府京田辺市
• [学会発表] Si(111)-(7x7)表面におけるPb原子スイッチの組立と制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲見栄一、杉本宜昭、阿部真之、森田清三
  • 学会等名: 第74回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
• [学会発表] Beyond Chenical Sensitivity in nc-AFM: Probing Bond Character (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ondracek, Y. Sugimoto, M. Abe, A. Yurtsever, J. Onoda, M. Setvin, S. Morita, and P. Jelinek
  • 学会等名: 12th International Conference on Atomically Controlled Surface, Interfaces and Nanostructure (ACSIN-12 & ICSPM21)
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Ibaraki, Japan
• [学会発表] AFM/STMを用いた鉛クラスタースイッチの組立 (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲見栄一、杉本宜昭、阿部真之、森田清三
  • 学会等名: ２０１３年度関西薄膜表面物理セミナー
  • 発表場所: グリーンビレッジ交野、大阪府交野市
• [学会発表] STMおよびAFMを用いた電流と力によるSi原子スイッチング (2013)
  • 著者名/発表者名: 山崎詩郎、高谷玲平、前田圭吾、澤田大輔、杉本宜昭、阿部真之、P. Pou、R. Perez、P. Mutombo、P. Jelinek、森田清三
  • 学会等名: ２０１３年度関西薄膜表面物理セミナー
  • 発表場所: グリーンビレッジ交野、大阪府交野市
• [学会発表] ケルビンプローブ力顕微鏡の探針極性効果 (2013)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭、アイハン・ユルトセベル、福本将輝、阿部真之、森田清三
  • 学会等名: 第74回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス、京都府京田辺市
• [学会発表] Si(111)-(7x7)表面におけるPb原子スイッチの組立と制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 稲見栄一、杉本宜昭、阿部真之、森田清三
  • 学会等名: 第74回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス、京都府京田辺市
• [学会発表] Current-Induced Switching of the Si4 Tetramer (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yamazaki
  • 学会等名: 14th International Conference on Vabrations as Surfaces
  • 発表場所: Kobe, Japan
• [学会発表] Non-contact Atomic Force Microscopy Study of Oxygen-adsorbed Si(111)-(7×7) Surface at Room Temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Onoda
  • 学会等名: 20th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Naha, Japan
• [学会発表] Simultaneous Current and Force-Induced Atom Switching (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Yamazaki
  • 学会等名: 20th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Naha, Japan
• [学会発表] Fabrication and operation of atomic switch of Pb cluster on Si(111)-(7x7) surface with a combined AFM/STM at room temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: E. Inami
  • 学会等名: 20th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Naha, Japan
• [学会発表] Atomic Force Microscopy observation on In/Si(111)-4x1 surface at room temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Iwata
  • 学会等名: 20th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Naha, Japan
• [学会発表] Relation between force and conductance on the Si(111)-(7x7) surface (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto
  • 学会等名: 20th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Naha, Japan
• [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いたIn/Si(111)-4×1表面の室温測定
  • 著者名/発表者名: 岩田孝太
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 電流と力によるSiテトラマーの原子スイッチ
  • 著者名/発表者名: 山崎詩郎
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] 電流注入による Si テトラマーの原子スイッチ
  • 著者名/発表者名: 山崎詩郎
  • 学会等名: 第３２会表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 原子間力顕微鏡による In/Si(111)-4×1 表面の室温観察
  • 著者名/発表者名: 岩田孝太
  • 学会等名: 第３２会表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] Si(111)-7x7 上の Si テトラマーの構造と原子スイッチ
  • 著者名/発表者名: 高谷玲平
  • 学会等名: 第３２会表面科学学術講演会
  • 発表場所: 東北大学
• [学会発表] 3D force maps on CaCO3(104) at room temperature
  • 著者名/発表者名: Stefan Kuhn
  • 学会等名: 15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
  • 発表場所: Česky Krumlov, Czech Republic
• [学会発表] Alkali-metal adsorption and manipulation on a hydroxylated TiO2 (110) surface using atomic force microscopy
  • 著者名/発表者名: A . Yurtsever
  • 学会等名: 15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
  • 発表場所: Česky Krumlov, Czech Republic
• [学会発表] Understanding image contrast in TiO2 with force spectroscopy and theoretical simulations
  • 著者名/発表者名: Delia Fernández-Torre
  • 学会等名: 15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
  • 発表場所: Česky Krumlov, Czech Republic
• [学会発表] AFM on a Hydrogenated Si 7x7 Surface: Exploring Different Interaction Regimes
  • 著者名/発表者名: A. Yurtsever
  • 学会等名: 15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
  • 発表場所: Česky Krumlov, Czech Republic
• [学会発表] Kelvin probe force microscopy characterization of TiO2 (110)-supported Au clusters
  • 著者名/発表者名: A. Yurtsever
  • 学会等名: 15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
  • 発表場所: Česky Krumlov, Czech Republic
• [学会発表] The role of the atomic thermal movements on the STM/FM-AFM images: how is a Si tetramer observed on the Si(111)-7×7 surface at RT?
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto
  • 学会等名: 15th International Confrence on non-contact Atomic Force microscopy
  • 発表場所: Česky Krumlov, Czech Republic
• [図書] LabVIEW FPGAではじめる計測・制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 阿部真之
  • 総ページ数: 320
  • 出版者: オーム社
• [図書] LabVIEW FPGAではじめる計測・制御
  • 著者名/発表者名: 阿部真之
  • 出版者: オーム社
• [備考]
  • URL: http://abemasayuki.jimdo.com/