高速液中周波数変調AFMによる原子スケールでの結晶成長メカニズムの解明

• 研究課題/領域番号: 26870221
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性; 結晶工学
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 小林 成貴 埼玉大学, 理工学研究科, 助教 (40595998)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 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: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 周波数変調原子間力顕微鏡 / 結晶成長 / 原子間力顕微鏡 / 固液界面

研究成果の概要

高速観察可能な液中FM-AFMを用いて、固液界面で起こる結晶成長プロセスを原子スケールで捉え、そのメカニズムを解明することを目的とし、以下の成果を得た。①高速に動作する液中FM-AFMの立ち上げを行い、2sec/frameで観察できることを示した。②FM-AFMによる3次元力分布計測によるイオン結晶表面上の水和構造の可視化メカニズムを、シミュレーションと比較することによって明らかにした。③結晶成長プロセス観察の対象としフッ化バリウムを取り上げ、液中原子分解能観察が可能な溶液条件を明らかにした。④準安定形から安定形へと相転移するアセトアミノフェンの液中原子分解能観察条件を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] A relationship between three-dimensional surface hydration structure and force distribution measured by atomic force microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Miyazawa, N. Kobayashi, M. Watkins, A. Shluger, K. Amano and T. Fukuma
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 8 号: 13 ページ: 7334-7342
  • DOI: 10.1039/c5nr08092d
  • NAID: 120005767265
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Quantitative Evaluation of Cancer Cell Adhesion to Self-Assembled Monolayer-Patterned Substrates by Reflection Interference Contrast Microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: 4)T. Matsuzaki, K. Ito, K. Masuda, E. Kakinuma, R. Sakamoto, K. Iketaki, H. Yamamoto, M. Suganuma, N. Kobayashi, S. Nakabayashi, T. Tanii, H. Y. Yoshikawa
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 巻: 120 号: 7 ページ: 1221-1227
  • DOI: 10.1021/acs.jpcb.5b11870
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nanoscale corrosion behavior of polycrystalline copper fine wires in dilute NaCl solution investigated by in-situ atomic force microscopy (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Honbo, S. Ogata, T. Kitagawa, T. Okamoto, N. Kobayashi, I. Sugimoto, S. Shima, A. Fukunaga, C. Takatoh and T. Fukuma
  • 雑誌名: Corrosion Science 巻: 105 ページ: 177-182
  • DOI: 10.1016/j.corsci.2016.01.015
  • NAID: 120005741614
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanism of atomic force microscopy imaging of three-dimensional hydration structures at a solid-liquid interface (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Fukuma, B. Reischl, N. Kobayashi, P. Spijler, F. Canova, K. Miyazawa and A.S. Foster
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: 92 号: 15 ページ: 155412-155412
  • DOI: 10.1103/physrevb.92.155412
  • NAID: 120005682646
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Atomic-resolution 2D and 3D Imaging of Inorganic Crystals by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy in Liquids (2015)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi
  • 学会等名: The international symposium on “Recent Trends in Analysis Techniques for Functional Materials and Devices”
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2015-12-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Kinesin-driven microtubule network for mechanical cellular stimuli (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Kawamura, D. Uehara, N. Kobayashi, S. Nakabayashi and H. Yoshikawa
  • 学会等名: iCeMS International Symposium “Hierarchical Dynamics in Soft Materials and Biological Matter”
  • 発表場所: 京都大学吉田キャンパス（京都府京都市）
  • 年月日: 2015-09-23
  • 国際学会
• [学会発表] Relationship between Atomic-scale 3D Hydration Structures and Force Distributions Measured by FM-AFM at CaF2-Water Interfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Miyazawa, N. Kobayashi, M. Watkins, A. L. Shluger and T. Fukuma
  • 学会等名: 18th International Conference on Noncontact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: Cassis, France
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会
• [学会発表] 3次元走査型力顕微鏡とMDシミュレーションを用いたカルサイト／水界面の水和構造観察機構の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮澤佳甫、小林成貴、Bernhard Reischl、Peter Spijker、Fillippo Federici Canova、Adam S. Foster、福間剛士
  • 学会等名: 第62回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 東海大学湘南キャンパス（神奈川県平塚市）
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] Imaging Mechanism of 3D Hydration Structures of CaF2-Water Interfaces Investigated by Simulation and Experiments (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Miyazawa, N. Kobayashi, M. Watkins, A.L. Shluger, T. Fukuma
  • 学会等名: The 22nd International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: 熱川ハイツ（静岡県東伊豆町）
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-13
• [学会発表] ３次元走査型力顕微鏡を用いたCaF2(111)／水界面の水和構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮澤佳甫、小林成貴、Matthew Watkins、Alexander L. Shluger、福間剛士
  • 学会等名: 第75回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] 3D Hydration Structure of CaF2-Water Interfaces Investigated by 3D-SFM (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Miyazawa, N. Kobayashi, M. Watkins, A.L. Shluger, T. Fukuma
  • 学会等名: 17th International Conference on non-contact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2014-08-04 – 2014-08-08