走査プローブ顕微鏡を用いた分子系高次機能の研究

2011 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 分子高次系機能解明のための分子科学―先端計測法の開拓による素過程的理解
• 研究課題/領域番号: 19056006
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 大西 洋 神戸大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20213803)
• 研究分担者: 木村 建次郎 神戸大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (10437246) ; 野本 知理 神戸大学, 自然科学系先端融合研究環分子フォトサイエンス研究センター, 学術研究員 (00510520)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2011
• キーワード: 原子間力顕微鏡 / 液体構造 / 固液界面 / 埋没界面 / 金属酸化物 / 単分子膜 / 水素結合 / 親水性

研究概要

顕微鏡探針にかかる力をカンチレバー振動の共振周波数変化として検出するFM モードの原子間力顕微鏡(FM-AFM)を用いてpN オーダーの分解能で力を計測すると、固体表面の凹凸ばかりでなく、液体密度分布の濃淡に起因する力の変調を検出できる。本研究において金属酸化物・有機単分子膜・生体物質などさまざまな物質に接する液体構造の計測に成功した。これらの成果を世界にむけて発信しFM-AFM が界面液体の局所構造を計測するツールとなることを示しつつある。化学的に意義ある計測例を増やしながら、中性子やエックス線による相補的な構造計測と計算機シミュレーションを併用して、測定結果を定量的に解釈する方法を確立することが本研究満了後の課題となる。

研究成果

• [雑誌論文] Hydration of Hydrophilic Thiolate Monolayers Visualized by Atomic Force Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hiasa, K. Kimura, H. Onishi
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 14 ページ: 8419-8424
  • 査読あり
• [雑誌論文] Two-Dimensional Distribution of Liquid Hydrocarbons Facing Alkanethiol Monolayers Visualized by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hiasa, K. Kimura, H. Onishi
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces A 巻: 396 ページ: 203-207
  • 査読あり
• [雑誌論文] Minitips in Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy at Liquid-Solid Interfaces (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hiasa, K. Kimura, H. Onishi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 ページ: 025703 (4 pages)
  • 査読あり
• [雑誌論文] 表面界面の分子科学 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大西洋
  • 雑誌名: Molecular Science 巻: 5 ページ: A0045 (7 pages)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aqueous Solution Structure over α-Al_2O_3(01-12) Probed by Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Hiasa, K. Kimura, H. Onishi, M. Ohta, K. Watanabe, R. Kokawa, N. Oyabu, K. Kobayashi, H. Yamada
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 114 ページ: 21423-21426
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Solution-TiO_2 Interface Probed by Frequency-Modulation Atomic Force Microscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Hiasa, K. Kimura, H. Onishi, M. Ohta, K. Watanabe, R. Kokawa, N. Oyabu, K. Kobayashi, H. Yamada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 48 ページ: 08JB19 (3 pages)
  • 査読あり
• [学会発表] 固液界面液体の AFM計測(招待講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: 大西洋
  • 学会等名: 東京大学物性研究所 ISSP ワークショップ「表面・界面における輸送と変換」
  • 発表場所: 千葉県
  • 年月日: 20120700
• [学会発表] 原子間力顕微鏡で界面液体を観る(招待講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: 大西洋
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第68回学術講演会
  • 発表場所: 茨城県
  • 年月日: 20120500
• [学会発表] Kelvin Probe Force Microscope Study of Modified TiO_2Surfaces (招待講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Onishi
  • 学会等名: 2012 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: アメリカ
  • 年月日: 20120400
• [学会発表] 界面の高次分子システムを観る-プローブ顕微鏡(招待講演) (2012)
  • 著者名/発表者名: 大西洋
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会特別企画「先端ウオッチング:高次分子システムのための分子科学:実験と理論の挑戦」
  • 発表場所: 神奈川県
  • 年月日: 20120300
• [学会発表] Scanning Probe Force Spectroscopy atLiquid-Solid Interfaces(招待講演) (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Onishi
  • 学会等名: 17th International Microscopy Congress (IMC-17)
  • 発表場所: ブラジル
  • 年月日: 20100900
• [図書] Local Work Function of Catalysts and Photoelectrodes, Kelvin Probe Force Microscopy (S. Sadewasser, T. Glatzel, Eds.) (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Onishi,A. Sasahara
  • 総ページ数: 201-219
• [備考]
  • URL: http://www.edu.kobe-u.ac.jp/sci-onishi/