新規シミュレーション手法による原子間力顕微鏡の研究

• 研究課題/領域番号: 25390081
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 仙田 康浩 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (50324067)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 分子動力学 / 原子間力顕微鏡 / 表面 / シミュレーション / マルチスケール / 摩擦 / 分子動力学法 / マルチスケール法 / プローブ顕微鏡

研究成果の概要

ミクロスケールからマクロスケールを網羅する新規シミュレーション手法を用いて原子間力顕微鏡(以下，AFM)のシミュレーションを行った。これまで明らかにされていなかったＡＦＭのマクロスケールなカンチレバーの振動減衰の原因を、本研究のシミュレーションにより原子スケールの視点から明らかにすることに成功した。原子間力の非保存性とカンチレバー先端と表面の間のヒステリシスな性質の関係を明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] Aalto university(Finland)
• [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)
• [雑誌論文] Analysis of tip stability in adhesion process in AFM using potential energy surface: stability versus dissipation (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 印刷中
  • NAID: 130006733387
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stability of Tip in Adhesion Process on Atomic Force Microscopy Studied by Coupling Computational Model (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen
  • 雑誌名: Appl. Sci. Converg. Technol. 巻: 26 ページ: 6-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computational model for noncontact atomic force microscopy: energy dissipation of cantilver (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen
  • 雑誌名: J.Phys.: Condens. Matter. 巻: 28 ページ: 375001-375001
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomic Force Microscopy Simulation by MD/continuum Coupling Method (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Nobuyuki Imahashi, Shuji Shimamura, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen
  • 雑誌名: Integrated Ferroelectrics 巻: 155 ページ: 33-38
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Computational model for atomic force microscopy using the MD/continuum coupling method (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Nobuyuki Imahashi, Shuji Shimamura, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen
  • 雑誌名: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 巻: 12 ページ: 339-339
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Atomic Force Microscopy Simulation by MD/continuum Coupling Methoｄ (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Nobuyuki Imahashi, Shuji Shimamura, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen
  • 雑誌名: Integrated Ferroelectrics 巻: 印刷中
  • 査読あり
• [学会発表] Computer Simulation for Atomic Force Microscopy Using Coupling Method (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen
  • 学会等名: The 9th Conference of the Asian Consortium on Computational Materials Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Structural change in polymer melts on increasing density studied by molecular dynamics simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda and Tomonori Kai
  • 学会等名: The 12th General Meeting of Asian Consortium on Computational Materials Science
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Energy dissipation and tip stability in non-contact AFM studied by computer simulation (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen
  • 学会等名: The 8th International Symposium on Surface Science, Oct. 26, 2017, Tsukuba Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Energy dissipation of AFM studied by computer simulation (2016)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen
  • 学会等名: 24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: ホノルル、米国
  • 年月日: 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] イオン系表面のAFMシミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 仙田康浩, Janne Blomqvist, Risto Nieminen
  • 学会等名: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県新潟市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] 静電相互作用によるAFMのエネルギー減衰 (2016)
  • 著者名/発表者名: 仙田康浩，嶋村修二，Janne Blomqvsit，Risto M Nieminen
  • 学会等名: 第63回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学(東京都、目黒区)
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] 一次元Frenkel-Kontorova モデルにおける超潤滑・摩擦の発生機構 (2015)
  • 著者名/発表者名: 佐藤代吾, 仙田康浩, 嶋村修二
  • 学会等名: 日本表面科学会第35回表面科学学術講演会
  • 発表場所: つくば国際センター（茨城県、つくば市）
  • 年月日: 2015-12-01
• [学会発表] 分子動力学シミュレーションによる溶融高分子の圧力誘起構造変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 仙田康浩，安部弘起、嶋村修二
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 関西大学(大阪府、吹田市)
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Atomic force microscopy simulation covering wide range time-scale (2015)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Shuji Shimamura, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen,
  • 学会等名: 8th Conference of Asian Consortium on Computational Materials Science (ACCMS-8)
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2015-06-18
  • 国際学会
• [学会発表] 長時間粒子シミュレーションによる原子間力顕微鏡のエネルギー減衰のしくみ (2015)
  • 著者名/発表者名: 仙田康浩，嶋村修二, Janne Blomqvsit, Risto M Nieminen
  • 学会等名: 日本物理学会第70回年次大会
  • 発表場所: 東京都(早稲田大学)
  • 年月日: 2015-03-24
• [学会発表] Multi-scale model of AFM using MD/continuum coupling method (2014)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Senda, Shuji Shimamura, Janne Blomqvist, and Risto M Nieminen
  • 学会等名: The 9th General Meeting of ACCMS-VO
  • 発表場所: 沖縄県国頭郡（沖縄科学技術大学院大学）
  • 年月日: 2014-12-20
• [学会発表] シミュレーションによる原子間力顕微鏡のエネルギー減衰の仕組みⅡ (2014)
  • 著者名/発表者名: 仙田康浩，嶋村修二, Janne Blomqvsit, Risto M Nieminen
  • 学会等名: 第75会応用物理学会秋季講演会
  • 発表場所: 札幌市(北海道大学)
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] Atomic Force Microscopy Simulation by MD/continuum Coupling Method (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Senda, N. Imahashi, S. Shimamura, J. Blomqvist, and R. M Nieminen
  • 学会等名: The 7th Conference of the Asian Consortium on Computational Materials Science (ACCMS-7)
  • 発表場所: Nakhon Ratchasima, Thailand
• [学会発表] シミュレーションによる原子間力顕微鏡のエネルギー減衰の研究
  • 著者名/発表者名: 仙田康浩，今橋信行，嶋村修二, Janne Blomqvsit, Risto M Nieminen
  • 学会等名: 日本物理学会2013秋期大会
  • 発表場所: 愛媛大学（松山市）
• [学会発表] The Mechanism of the Energy Dissipation of AFM Studied by MD/continuum Coupling Model
  • 著者名/発表者名: Y. Senda, N. Imahashi, S. Shimamura, J. Blomqvist, and R. M Nieminen
  • 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: つくば国際会議場（筑波市）