原子間力顕微鏡を用いたセリア上の水性ガスシフト反応の解明

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19310066
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ構造科学
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構 (2008); 大阪大学 (2007)
• 研究代表者: クスタンセ オスカル 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ計測センター, グループリーダー (00444555)
• 研究分担者: オスカル クスタンセ 独立行政法人物質・材料研究機構, ナノ計測センター, グループリーダー (00444555)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: セリア / 酸化セリウム / 水分子 / 原子操作 / 分子操作 / 欠陥識別 / 原子間力顕微鏡 / 水性ガスシフト反応

研究概要

大量の水素ガスを生成するため、CO分子と水分子との化学反応を研究した。原子間力顕微鏡を用いて、絶縁性材料(セリア)表面における水分子と金属原子とを個々に操作することにより、工業的に関連する化学反応を原子レベルで研究した。原子間力顕微鏡法は原子スケールで絶縁性表面を探索し、相互作用させ得る唯一の方法である。

研究成果

• [雑誌論文] Complex Patterning by Vertical Interchange Atom Manipulation Using Atomic Force Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, P. Pou, O. Custance, P. Jelinek, M. Abe, R. Perez and S. Morita
  • 雑誌名: Science Vol.322, Issue 5900 ページ: 413-417
  • 査読あり
• [雑誌論文] フォースカーブによる元素識別とフォース・マッピング (2008)
  • 著者名/発表者名: 森田清三, 杉本宜昭, 大藪範昭, オスカル・クスタンセ, 阿部真之
  • 雑誌名: 表面科学 Vol.29, No.4 ページ: 214-220
  • 査読あり
• [雑誌論文] How to Move an Atom (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Custance and S. Morita
  • 雑誌名: Science Vol.319 ページ: 1051-1052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic force spectroscopy using cantilever higher flexural modes (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, S. Innami, M. Abe, O. Custance and S. Morita
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. Vol.91 ページ: 093120-1-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence of subsurface oxygen vacancy ordering on reduced CeO2(111) (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Torbrugge, M. Reichling, A. Ishiyama, S. Morita and O. Custance
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. Vol.99 ページ: 056101-1-4
• [雑誌論文] Mechanism for room-temperature single-atom lateral manipulations on semiconductors using dynamic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, P. Jelinek, P. Pou, M. Abe, S. Morita, R. Perez, and O. Custance
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. Vol.98, No.10 ページ: 106104-1-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] AFMによる個々の原子の元素同定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭, 阿部真之, O. Custance, 森田清三
  • 雑誌名: 固体物理, 走査プローブ顕微鏡で見る固体物理, V. 物性イメージング Vol.42, 11 ページ: 775-783
  • 査読あり
• [雑誌論文] AFMによる原子操作と複素ナノ構造体組立 (2007)
  • 著者名/発表者名: 森田清三, 杉本宜昭, O. Custance, 阿部真之
  • 雑誌名: 顕微鏡 Vol.42, No.2 ページ: 100-105
  • 査読あり
• [雑誌論文] Defects in the (Root3xRoot3) <=> (3X3) phase transition in the Pb/Si(111) system (2007)
  • 著者名/発表者名: I. Brihuega, O. Custance , M. M. Ugeda and J. M. Gomez-Rodriguez
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 75 ページ: 155411
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical identification of individual surface atoms by atomic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sugimoto, Pablo Pou, Masayuki Abe, Pavel Jelinek, Ruben Perez, Seizo Morita and Oscar Custance
  • 雑誌名: Nature 446 ページ: 64
  • 査読あり
• [学会発表] Applications of AFM for atomic manipulation and spectroscopy (2009)
  • 著者名/発表者名: Oscar Custance
  • 学会等名: APS Physics - March Meeting, 2009
  • 発表場所: Pittsburgh, USA
  • 年月日: 2009-03-16
• [学会発表] Toward Atom-by-Atom Assembly of Composite Nanostructures Based on Atomic Force Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Morita, Y. Sugimoto, O. Custance, M. Abe, P. Pou, P. Jelinek and R. Perez
  • 学会等名: 21st Intl. Microprocesses and Nanotechnology Conference
  • 発表場所: Fukuoka, Japan
  • 年月日: 20081027-30
• [学会発表] Single atom manipulaiton at room temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, P. Pou, O. Custance, P. Jelinek, M. Abe, R. Perez and S. Morita
  • 学会等名: 4th Handai Nanoscience and technology Intl. Symposium
  • 発表場所: Suita, Japan
  • 年月日: 20080929-1001
• [学会発表] Distinct short-range electrostatic interaction on Si and substitutional Pb atoms at the Si(111)-(7x7) surface (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Sadewasser, O. Custance, Y. Sugimoto, M. Abe and S. Morita
  • 学会等名: 11th Intl. Conference on Non-contact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 20080915-19
• [学会発表] Unveiling the atomic processes during the manipulation of single atoms at semiconductor surfaces using the FM-AFM in the repulsive regime (2008)
  • 著者名/発表者名: P. Pou, Y. Sugimoto, O. Custance, P. Jelinek, M. Abe, S. Morita and R. Perez
  • 学会等名: 11th Intl. Conference on Non-contact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 20080915-19
• [学会発表] Characterizing reactivity of water molecules on CeO2(111) using atomic force microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Torbrugge, O. Custance, S. Morita and M. Reichling
  • 学会等名: 11th Intl. Conference on Non-contact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 20080915-19
• [学会発表] Force spectroscopy using cantilever higher flexural modes (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Custance, Y. Sugimoto, M. Abe and S. Morita
  • 学会等名: 11th Intl. Conference on Non-contact Atomic Force Microscopy
  • 発表場所: Madrid, Spain
  • 年月日: 20080915-19
• [学会発表] Mechanical Atom Identification and Following Atom Manipulation for Assembling Compound Nanostructure (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Morita, Y. Sugimoto, N. Oyabu, R. Nishi, I. Yi, Y. Seino, O. Custance, M. Abe, P. Pou, P. Jelinek, and R. Perez
  • 学会等名: ICYS-ICMR Summer School on Nanomaterials 2007
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 20080723-28
• [学会発表] Atomic Tool for Nanofabrication Based on Atomic Force Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Morita, Y. Sugimoto, O. Custance, M. Abe, P. Pou, P. Jelinek and R. Perez
  • 学会等名: 55th AVS Intl. Symposium
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2008-10-21
• [学会発表] Atom-by-Atom Chemical Identification and Following Manipulation on Semiconductor Surfaces Toward Nanostructuring at Room Temperature (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Morita, Y. Sugimoto, O. Custance and M. Abe
  • 学会等名: the 14th Intl. Conference on Solid Films and Surfaces
  • 発表場所: Dublin, Ireland
  • 年月日: 2008-07-01
• [学会発表] Single-atom chemical identification using dynamic force spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Custance
  • 学会等名: XI-th Symposium on Surface Physics
  • 発表場所: Prague Czech Republic
  • 年月日: 2008-06-30
• [学会発表] Manipulation and chemical identification of individual atoms by dynamic force microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: O. Custance
  • 学会等名: Frontiers in Nanoscience: Spectroscopy at the nanometer scale
  • 発表場所: Stuttgard, Germany
  • 年月日: 2008-04-20
• [学会発表] Room Temperature Atomic Manipulation Using Dynamic Force Microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, M. Abe, O. Custance, S. Morita, P. Pou, P. Jelinek and R. Perez
  • 学会等名: The 15th Intl. Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Atagawa, Japan
  • 年月日: 20071206-08
• [学会発表] Atom Identification by Dynamic Force Mapping (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Namikawa, K. Miki, Y. Sugimoto, O. Custance, M. Abe and S. Morita
  • 学会等名: The 15th Intl. Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Atagawa, Japan
  • 年月日: 20071206-08
• [学会発表] Atom-by-Atom Chemical Identification and Following Atom Manipulation (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Morita, Y. Sugimoto, O. Custance, M. Abe, P. Pou, P. Jelinek and R. Perez
  • 学会等名: 2nd Intl. Workshop on Materials Science and Nano-Engineering organized by 21st Century COE Program at Osaka University "Core Research and Advanced Education Center for Materials Science and Nano-Engineering"
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 20071201-05
• [学会発表] Potential mapping using non-contact atomic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Namikawa, K. Miki, Y. Sugimoto, O. Custance, M. Abe and S. Morita
  • 学会等名: 2nd Intl. Workshop on Materials Science and Nano-Engineering
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 20071201-05
• [学会発表] Characterization of the electrostatic interaction on substitutional Pb atoms at the Si(111)-(7x7) surface using low temperature dynamic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, S. Sadewasser, Y. Sugimoto, O. Custance and S. Morita
  • 学会等名: 2nd Intl. Workshop on Materials Science and Nano-Engineering
  • 発表場所: 2nd Intl. Workshop on Materials Science and Nano-Engineering
  • 年月日: 20071201-05
• [学会発表] Atom-by-Atom Chemical Identification and Following Atom Manipulation Toward Cound Nanostructuring (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, P. Pou, M. Abe, P. Jelinek, O. Custance, R. Perez and S. Morita
  • 学会等名: The 9th Intl. Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 20071111-15
• [学会発表] 高次共振モード原子間力顕微鏡によるフォーススペクトロスコピー (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭, 院南誠嗣, 阿部真之, クスタンセ・オスカル, 森田清三
  • 学会等名: 第27回表面科学講演大会
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所(駒場)コンベンションホール
  • 年月日: 20071101-05
• [学会発表] Mechanism for room-temperature single-atom lateral manipulations on semiconductors using dynamic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, M. Abe, O. Custance, S. Morita, P. Jelinek, P. Pou and R. Perez
  • 学会等名: 2nd Intl. Symposium on Atomic Technologies (ISAT-2)
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 20071001-02
• [学会発表] Tip-surface interaction potential mapping at room-temperature using non-contact atomic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Namikawa, Y. Sugimoto, O. Custance, M. Abe and S. Morita
  • 学会等名: ISAT-2
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 20071001-02
• [学会発表] Characterization of the electrostatic interaction on substitutional Pb atoms at the Si(111)-(7x7) surface using low temperature dynamic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, S. Sadewasser, Y. Sugimoto, O. Custance and S. Morita
  • 学会等名: ISAT-2
  • 発表場所: Awaji, Japan
  • 年月日: 20071001-02
• [学会発表] Room temperature lateral atom manipulations on semiconductors using dynamic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, M. Abe, O. Custance, S. Morita, P. Jelinek, P. Pou and R. Perez
  • 学会等名: Handai Nanoscience and Nanotechnology Intl. Symposium 2007
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 20070926-28
• [学会発表] Characterization of the electrostatic interaction on substitutional Pb atoms at the Si(111)-(7x7) surface using low temperature dynamic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, S. Sadewasser, Y. Sugimoto, O. Custance and S. Morita
  • 学会等名: Handai Nanoscience and Nanotechnology Intl. Symposium 2007
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 20070926-28
• [学会発表] Potential mapping at room-temperature using dynamic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Namikawa, Y. Sugimoto, O. Custance, M. Abe and S. Morita
  • 学会等名: Handai Nanoscience and Nanotechnology Intl. Symposium 2007
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 20070926-28
• [学会発表] Evidence of Subsurface Oxygen Vacancy Ordering on Reduced CeO2(111) (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Torbrugge, M. Reichling, S. Morita and O. Custance
  • 学会等名: The 10th Intl. Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM 2007)
  • 発表場所: Antalya, Turkey
  • 年月日: 20070916-20
• [学会発表] Characterization of the electrostatic interaction on substitutional Pb atoms at the Si(111)-(7x7) surface using low temperature dynamic force microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamada, S. Sadewasser, Y. Sugimoto, O. Custance and S. Morita
  • 学会等名: NC-AFM 2007
  • 発表場所: Antalya, Turkey
  • 年月日: 20070916-20
• [学会発表] Toward atom-by-atom assembly of complex nanostructures at room temperature based on AFM (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Morita, Y. Sugimoto, O. Custance, and M. Abe
  • 学会等名: The 10th Asia Pacific Physics Conference
  • 発表場所: Pohang, Korea
  • 年月日: 20070821-24
• [学会発表] Force spectroscopy and single atom chemical identification (2007)
  • 著者名/発表者名: O. Custance
  • 学会等名: Workshop on atomic/molecular manipulation and spectroscopy using scanning probe techniques, Organized by The 21st Century COE Program "Core Research and Advanced Education Center for Materials Science and Nano Engineering"
  • 発表場所: Osaka
  • 年月日: 20070801-02
• [学会発表] Drift-compensated dataacquisition performed at room temperature with frequency modulation atomicforce microscopy (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Abe, Y. Sugimoto, O. Custance and S. Morita
  • 学会等名: 17th Intl. Vacuum Conference
  • 発表場所: Stockholm, Sweden
  • 年月日: 20070702-06
• [学会発表] Mechanical Atom Identification and Following Atom Manipulation for Assembling Compound Nanostructure (2007)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugimoto, P. Jelinek, P. Pou, O. Custance, M. Abe, R. Perez and S. Morita
  • 学会等名: Intl. Conference on Materials for Advanced Technologies 2007
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 20070701-06
• [学会発表] AFMを用いた力学的元素識別 (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭, 阿部真之, クスタンセ・オスカル, 森田清三
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第63回学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 20070520-22
• [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いた「交換型垂直原子操作」 (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭, 阿部真之, クスタンセ・オスカル, 森田清三
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会第63回学術講演会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 20070520-22
• [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いた原子識別・操作による複素ナノ構造体の組立 (2007)
  • 著者名/発表者名: 森田清三, 杉本宜昭, クスタンセ・オスカル, 阿部真之
  • 学会等名: (社)応用物理学会・日本光学会 微小光学研究グループ第104回微小光学研究会, 微小光学研究グループ機関誌 p.1-6.
  • 発表場所: 慶応義塾大学日吉キャンパス
  • 年月日: 2007-05-29
• [学会発表] AFMを用いた個々の原子の元素同定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭, 阿部真之, クスタンセ・オスカル, 森田清三
  • 学会等名: 日本真空協会関西支部、平成19年度第2回講演会・第1回研究会
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス
  • 年月日: 2007-05-10
• [図書] Force spectroscopy on semiconductor surfaces" Chap in "on contact Atomic Force Microscopy vol.2 (2009)
  • 著者名/発表者名: Oscar Custance, Noriaki Oyabu, and Sugimoto Yoshiaki
  • 出版者: Springer(出版予定)
• [備考] 平成21年度科学技術分野の文部科学大臣表彰 科学技術賞 研究部門 受賞 2009年4月14日"室温原子間力顕微鏡による多元素系ナノ構造体操作組立の研究" 森田清三, 阿部真之, 杉本宜昭, OscarCustance
• [備考] 2008 Foresight Institute Feynman Prize 最終選考5組にノミネート, "Mechanosynthesis, single atom manipulation, and atomic resolution dynamic force microscopy" Yoshiaki Sugimoto, Masayuki Abe, and Oscar Custance
• [産業財産権] 原子力顕微鏡及びそれを用いた相互作用力測定方法 (2008)
  • 発明者名: 大田昌弘, 大藪範昭, 阿部真之, O. Custance, 杉本宜昭, 森田清三
  • 権利者名: 株式会社島津製作所及び国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権番号: PCT全加盟国(含・日本),PCT/JP2008/000001
  • 出願年月日: 2008-01-07
  • 外国
• [産業財産権] 探針位置制御装置及び方法 (2007)
  • 発明者名: 阿部真之, 大田昌弘, 杉本宜昭, 森田健一, 大藪範昭, O. Custance, 森田清三
  • 権利者名: 株式会社島津製作所及び国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権番号: 特願20070050792
  • 出願年月日: 2007-05-25
  • 外国
• [産業財産権] Probe position control system and method (2007)
  • 発明者名: : 阿部真之, 大田昌弘, 杉本宜昭, 森田健一, 大藪範昭, O. Custance, 森田清三
  • 権利者名: 株式会社島津製作所及び国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権番号: 特願200710138848
  • 出願年月日: 2007-05-24
  • 外国
• [産業財産権] Probe position control system and method (2007)
  • 発明者名: 阿部真之, 大田昌弘, 杉本宜昭, 森田健一, 大藪範昭, 森田清三, O. Custance
  • 権利者名: 株式会社島津製作所及び国立大学法人大阪大学
  • 産業財産権番号: 特願11/802624
  • 出願年月日: 2007-05-24
  • 外国