| 研究課題/領域番号 |
11226201
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
塚田 捷 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (90011650)
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| 研究分担者 |
岡崎 進 岡崎国立共同研究機構, 計算科学研究センター, 教授 (70194339)
田村 了 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (20282717)
渡辺 聡 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (00292772)
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| キーワード | 非接触原子間力顕微鏡 / 表面構造 / 分子間相互作用 / 表面間相互作用 / 探針・表面相互作用力 / 原子間力プローブ / 摩擦素過程 / タンパク質分子 |
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| 研究概要 |
非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)の機構を理論的に解明し、第一原理計算に基づく像の定量的解析法を開発した。本年度は昨年度までに開発した理論シミュレーションプログラムを使用して、Si(111)√<3>×√<3>-Ag表面のnc-AFM像を理論的に再現することに成功した。この表面は室温では二つの構造が熱的に揺らいでいるものであるが、その動的揺らぎの探針による影響を考慮すると、実験像との良好な一致が得られることが示された。さらに探針頂点の化学的な状態によって、nc-AFM像が大きな影響をうけることを清浄および水素終端Si(100)表面について、明らかにした。後者の場合、水素終端したSi探針では探針が表面に接近する時、明暗が反転する。前者の場合、活性なSi探針の接近によって表面ダイマーが突然反転する現象を見い出し、このような探針によって誘起される表面構造変化とエネルギー散逸の関係を研究した。さらにSi(111)探針の頂点にAg原子が吸着する場合、側面がより安定な構造であることを見い出した。カンチレバー振動の動力学における電気回路制御系を含めてモデル化する理論を開発し、これを用いた数値シミュレーションを実行した。探針振動の散逸像と幾何学的凹凸像とのずれの起原や、その走査速度依存性などについての理解が得られた。探針と表面の間に両端を固着されたタンパク質分子の分子動力学シミュレーションプログラムを開発し、これを用いてポリアニリン分子の力-延伸曲線を数値シミュレーションした。実験で得られる特徴的な構造を、ある程度再現した。
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