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2019 年度 実績報告書

ナノスケール液中電位分布計測AFM技術の性能改善による実用性の向上

研究課題

研究課題/領域番号 17H02734
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) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードAFM / 表面電位 / 固液界面
研究実績の概要

今年度は、オープンループ電位顕微鏡にヘテロダイン法を取り入れ、探針先端に働く静電的相互作用力を支配的に検出できるかどうか調べた。
真空中KFM測定では、ヘテロダイン検出法を用いることで、探針先端に働く静電的相互作用力を支配的に検出できると報告されている。この方法では、周波数(fm)の交流電圧信号と、カンチレバーの共振周波数(f0)と同じ周波数をもつ信号を掛け合わせることで生じる周波数(fm-f0)の交流電圧を探針-試料間に印加する。このとき生じる静電気的相互作用力は周波数(fm-f0)の成分を有する。一方、静電的相互作用力には距離依存性があり、探針位置はカンチレバーの共振周波数で振動しているため、静電的相互作用力はf0で変調される。その結果、(fm-f0)とf0の周波数成分が掛け合わさって、静電的相互作用力にfm成分が生じる。このfm成分に含まれる探針先端成分とそれ以外の探針側面およびカンチレバー成分は、理論上、試料表面からの距離zに対してそれぞれ1/z^2および1/z^3に比例するため、探針先端成分が支配的となる。この手法を、KFMと同じバイアス変調法を用いる本手法(OL-EPM)にも応用し、計算上では、探針先端成分とそれ以外の成分の比が99:1となることが分かった。そこで、ヘテロダイン回路を作製し、実際に実験したところ、探針先端成分を検出できているのではないかと思われる結果が得られた。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Simultaneous atomic-resolution flexural and torsional imaging in liquid by frequency modulation atomic force microscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Umemoto Megumi、Kawamura Ryuzo、Yoshikawa Hiroshi Y.、Nakabayashi Seiichiro、Kobayashi Naritaka
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 ページ: SIII01~SIII01

    • DOI

      10.35848/1347-4065/ab7479

  • [学会発表] 周波数変調原子間力顕微鏡による有機非線形光学結晶の水和構造計測2019

    • 著者名/発表者名
      小林成貴,吉村瞭,高橋秀実,丸山美帆子,中嶋誠,岡田修司,吉村政志,森勇介,中林誠一郎,吉川洋史
    • 学会等名
      第48回結晶成長国内会議
  • [学会発表] AFMによるα-グリシン結晶の水和構造の結晶面間比較2019

    • 著者名/発表者名
      梅本愛美,川村隆三,吉川洋史,中林誠一郎,小林成貴
    • 学会等名
      第48回結晶成長国内会議
  • [学会発表] 周波数変調原子間力顕微鏡(FM-AFM)による酸化物半導体ー電解液界面の原子スケール構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      鮫島悠大,吉川洋史,小林成貴,中林誠一郎
    • 学会等名
      第9回CJS化学フェスタ
  • [学会発表] Simultaneous Atomic-Resolution Flexural and Torsional Imaging in Liquid by Frequency Modulation Atomic Force Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Megumi Umemoto, Ryuzo Kawamura, Hiroshi Y. Yoshikawa, Seiichiro Nakabayashi and Naritaka Kobayashi
    • 学会等名
      32nd International Microprocesses and Nanotechnology Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Atomic-scale Imaging of Hydrated Water Molecules at a Solid-Liquid Interface by Atomic Force Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Naritaka Kobayashi
    • 学会等名
      International Conference “MODERN TRENDS IN PHYSICS” 2019
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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