複合極限場原子間力顕微鏡を用いた絶縁体表面での力学的な原子分子操作法の開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20221004
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: ナノ構造科学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 菅原 康弘 大阪大学, 工学研究科, 教授 (40206404)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: 複合極限場 / 原子間力顕微鏡 / 絶縁体表面 / 原子分子操作 / ナノ構造体

研究概要

これまで、絶縁体表面での原子スケールの安定かつ再現性のある原子操作は実現されていない。そこで、本研究では、複合極限場(極低温、強磁場、超高真空)環境で動作する現有の非接触原子間力顕微鏡を駆使して、絶縁体表面上で力学的な原子操作を行うための制御条件や機構を解明した。また、原子操作によりナノ構造体を構築し、その新規な物性を探索した。

研究成果

• [雑誌論文] The stray capacitance effect in Kelvin probe force microscopy using FM, AM and heterodyne AM modes (2013)
  • 著者名/発表者名: Z. Ma, L. Kou, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Nanotechnol 巻: 24 ページ: 225701(1-8)
  • DOI: DOI:10.1088/0957-4484/24/22/225701.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex Design of Dissipation Signals in Non-Contact Atomic Force Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Bamidele, Y. J. Li, S. Jarvis, Y. Naitoh, Y. Sugawara, and L. Kantorovich
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 14 ページ: 16250-16257
  • DOI: DOI:10.1039/c2cp43121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantification of atomic-scale elasticity on Ge(001)-c(4×2) surfaces via noncontact atomic force microscopy with a tungsten-coated ti (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Naitoh, T. Kamijo, Y. J. Li and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 109 ページ: 215501(1-5)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevLett.109.215501.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical tip fingerprinting in scanning probe microscopy of an oxidized Cu(110) surface (2012)
  • 著者名/発表者名: J. Bamidele, Y. Kinoshita, R. Turansky, S. H. Lee, Y. N a ito h , Y. J . L I, Y. S u g a w a r a , I . S tic h , a n d L. Kantorovich
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 155422(1-8)
  • DOI: DOI:10.1103/PhysRevB.86.155422.
  • 査読あり
• [雑誌論文] High potential sensitivity in heterodyne amplitude modulation Kelvin probe force microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara, L. Kou, Z. Ma, T. Kamijo, Y. Naitoh, and Y. J. Li
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 100 ページ: 223104(1-4)
  • DOI: DOI:10.1063/1.4723697.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Force Mapping on NaCl(100)/Cu(111) Surface by Atomic Force Microscopy at 78 K (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. J. Li, K. Tenjin, Y. Kinoshita, Z. Ma, L. Kou, Y. Naitoh, M. Kageshima and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys. 巻: 51 ページ: 035201(1-5)
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.035201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Sharp Tungsten-coated Tip for Atomic Force Microscopy by Ion-beam Sputter depositio (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kinoshita, Y. Naitoh, Y. J. Li, and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Rev. Sci. Instrum 巻: 82 ページ: 113707(1-5)
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.035201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Switching surface polarization of atomic force microscopy probe utilizing photoisomerization of photochromic molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Aburaya, H. Nomura, M. Kageshima, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 109 ページ: 064308(1-8)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3552926
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous observation of surface topography and elasticity at atomic scale by multifrequency frequency modulation atomic force microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Naitoh, Z. Ma, Y. J. Li, M. Kageshima and Y. Sugawara
  • 雑誌名: J. Vac. Sci. Technol. B 巻: 28 ページ: 1210-1214
  • DOI: DOI:10.1116/1.3503611.
  • 査読あり
• [雑誌論文] High force sensitivity in Q-controlled phase-modulation atomic force microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi, Y. J. Li, Y. Naitoh, M. Kageshima and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 97 ページ: 011906(1-3)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3457431
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multifrequency High-Speed Phase- Modulation Atomic Force Microscopy in Liquids (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. J. Li, K. Takahashi, N. Kobayashi, Y. Naitoh, M. Kageshima, and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 巻: 110 ページ: 582-585
  • DOI: DOI:10.1016/j.ultramic.2010.02.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Step Response Measurement of AFM Cantilever for Analysis of Frequency-Resolved Viscoelasticity (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Ogawa, S. Kurachi, M. Kageshima, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Ultramicroscopy 巻: 110 ページ: 612-617
  • DOI: DOI:10.1016/j.ultramic.2010.02.020
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Surface Stress around the SAStep of Si(001) on the Dimer Structure Induced by Noncontact Atomic Force Microscopy at 5 K (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Naitoh, Y. J. Li, H. Nomura, M. Kageshima and Y. Sugawara
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn 巻: 79 ページ: 013601 (1-4)
  • DOI: DOI:10.1143/JPSJ.79.013601
  • 査読あり
• [雑誌論文] The influence of Si cantilever tip with/without tungsten coating on NC-AFM imaging of Ge(001) surface (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Naitoh, Y. Kinoshita, Y. J. Li, M. Kageshima and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 20 ページ: 264011 (1-7)
  • DOI: DOI:10.1088/0957-4484/20/26/264011
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of atomic force microscope with wide-band magnetic excitation for study of soft matter dynamics (2009)
  • 著者名/発表者名: M. Kageshima, T. Chikamoto, T. Ogawa, Y. Hirata, T. Inoue, Y. Naitoh, Y. J. Li, and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Rev. Sci. Inst 巻: 80 ページ: 023705(1-7)
  • DOI: DOI:10.1063/1.3080557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atomic-Scale Imaging of B/Si(111) √3 x√3 Surface by Noncontact Atomic Force Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kinoshita, Y. Naitoh, Y. J. Li, M. Kageshima and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 47 ページ: 8218-8220
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.47.8218.
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-speed Phase-Modulation Atomic Force Microscopy in Constant-Amplitude Mode Capable of Simultaneous Measurement of Topography and Energy Dissipation (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. J. Li, N. Kobayashi, H. Nomura, Y. Naitoh, M. Kageshima and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 47 ページ: 6121-6124
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.47.6121
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Oxidized Cu(110) Surface Using Noncontact Atomic Force Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: S. Kishimoto, M. Kageshima Y. J. Li, Y. Naitoh, and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Surface Science 巻: 602 ページ: 2175-2182
  • DOI: DOI:10.1016/j.susc.2008.04.030
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase modulation atomic force microscopy in constant excitation mode capable of simultaneous imaging of topography and energy dissipation (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. J. Li, N. Kobayashi, Y. Naitoh, M. Kageshima and Y. Sugawara
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 92 ページ: 121903(1-3)
  • DOI: DOI:10.1063/1.2901151
  • 査読あり
• [雑誌論文] Theoretical investigation on force sensitivity in Q-controlled phase modulation atomic force microscopy in constant-amplitude mode (2008)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi, Y. J. Li, Y. Naitoh, M. Kageshima and Y. Sugawara
  • 雑誌名: J. Appl. Phys. 巻: 103, 054305 ページ: 1-4
  • DOI: DOI:10.1063/1.2890380.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Viscoelasticity and Dynamics of Single Biopolymer Chain Measured with Magnetically Modulated Atomic Force Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: M. Kageshima, Y. Nishihara, Y. Hirata, T. Inoue, Y. Naitoh and Y. Sugawara
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 982 ページ: 504-507
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of Noncontact Atomic force Microscopy Operating at Low Temperatures (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara, Y. Naitoh, M. Kageshima and Y. J. Li
  • 雑誌名: J. Vac. Soc. Jpn 巻: 51 ページ: 789-795
  • 査読あり
• [学会発表] Atom Manipulation and Force Spectroscopy on Cu(110)-O Surface with Low-Temperature AFM (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara and Y. J. Li
  • 学会等名: Li, Annual Meeting of The Chinese Vacuum Society (CVS-2012)
  • 発表場所: Lanzhou, China
  • 年月日: 20120921-24
• [学会発表] Investigation of TiO2Surface by Using Atomic Force Microscopy/Spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara
  • 学会等名: The 3rd Annual World Congress of Catalytic Asymmetric Synthesis (WCCAS-2012)
  • 発表場所: Beijing, China.
  • 年月日: 20120512-14
• [学会発表] 走査型プローブ顕微鏡(SPM (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 第54回表面科学基礎講座 表面・界面分析の基礎と応用
  • 発表場所: 大阪大学・コンベンションセンター
  • 年月日: 2012-10-16
• [学会発表] 学・コンベンションセンター 2)"原子間力顕微鏡による原子操作と力学分光 (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅原康
  • 学会等名: 日本表面科学会 平成 23年度関西支部セミナー
  • 発表場所: 京都大学宇治キャンパス
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] フォース顕微鏡における最先端計測技術 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 日本顕微鏡学会走査型プローブ顕微鏡分科会平成 23 年度オープン研究会
  • 発表場所: 物質・材料研究機構
  • 年月日: 2011-12-02
• [学会発表] 走査型プローブ顕微鏡(SPM) (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 第52回表面科学基礎講座 表面・界面分析の基礎と応用
  • 発表場所: 大阪大学・コンベンションセンター
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Atomic Manipulation and Force Spectroscopy by Atomic Force Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara
  • 学会等名: 1st International Conference on Small Science
  • 発表場所: Sydney, Australia
  • 年月日: 2011-08-15
• [学会発表] 菅原康弘 (2011)
  • 著者名/発表者名: SPM を用いた元素分析の可能性について
  • 学会等名: 第1回「顕微表面分析」セミナー
  • 発表場所: 島津製作所関西支社マルチホール
  • 年月日: 2011-07-29
• [学会発表] Atom Manipulation and Force Spectroscopy on Cu(110)-O Surface with Low Temperature AFM (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara
  • 学会等名: The 15th International Conference on Solid Films and Surfaces (ICSFS-15)
  • 発表場所: Beijing, China.
  • 年月日: 20101005-10
• [学会発表] Atom Manipulation and Force Spectroscopy on Cu(110)-O Surface with Low Temperature Noncontact AFM (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara
  • 学会等名: The 4th AEARU Advanced Materials Science Workshop on Artificial and Self-Organized Nanostructure Sciences and Nano-Technologies for the Sustainable World
  • 発表場所: Tsukuba, Japan.
  • 年月日: 20100829-0903
• [学会発表] Atom manipulation and force spectroscopy on Cu(110)-O surface with low temperature noncontact AFM (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara
  • 学会等名: The 18th International Vacuum Congress (IVC-18)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20100823-27
• [学会発表] Atom manipulation and force spectroscopy on Cu(110)-O surface with low temperature noncontact AFM (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara
  • 学会等名: The 6th Nanoscience and Nanotechnology Conference (NANOTR-VI)
  • 発表場所: Izmir, Turkey.
  • 年月日: 20100615-18
• [学会発表] 走査型プローブ顕微鏡(SPM) (2010)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 第50回表面科学基礎講座 表面・界面分析の基礎と応用
  • 発表場所: 大阪大学・コンベンションセンター
  • 年月日: 2010-10-20
• [学会発表] 原子間力顕微鏡の現状と展望 (2010)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 第2回けいはんな物質科学フォーラム
  • 発表場所: 奈良先端科学技術大学院大学
  • 年月日: 2010-05-15
• [学会発表] 力学的な原子分子操作と分光計測 (2010)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 第4回ナノ理工学情報交流会
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2010-01-28
• [学会発表] "Atom Manipulation on Cu(110)-O Surface with Low Temperature Noncontact AFM (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara
  • 学会等名: The International Conference on Nanoscience and Technology, China 2009 (ChinaNANO 2009)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20090901-03
• [学会発表] 原子間力顕微鏡の高感度化・高速化・多機能化 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 2009年秋季第70回応用物理学会学術講演会 シンポジウム「非接触原子間力顕微鏡で拓くナノテク最前線」
  • 発表場所: 富山大学
  • 年月日: 2009-09-08
• [学会発表] 液中AFMの基礎と応用 (2009)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 有機バイオSPM研究会(応用物理学会・有機分子バイオエレクトロニクス分科会主催)
  • 発表場所: 幕張メッセ国際展示場
  • 年月日: 2009-09-04
• [学会発表] Phase Modulation Atomic Force Microscopy in Constant Amplitude Mode (2009)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara
  • 学会等名: The XI International Scanning Probe Microscopy Conference 2009
  • 発表場所: Madrid, Spain.
  • 年月日: 2009-06-18
• [学会発表] SPMの現状概観とロードマップ点検(AFM) (2008)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 日本学術振興会振167委員会 第55回研究会
  • 発表場所: 桐生地域地場産業振興センター
  • 年月日: 2008-07-23
• [学会発表] 非接触原子間力顕微鏡による金属酸化物表面での原子種識別と原子操作 (2008)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 学会等名: 第27回マイクロ化学談話会ポジウム
  • 発表場所: 京都大学
  • 年月日: 2008-06-20
• [図書] 新アクチュエータ開発の最前線 プローブ顕微鏡用高速アクチュエータの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘、李艶君、内藤賀公
  • 総ページ数: 131-135
  • 出版者: エヌ・ティー・エヌ
• [図書] Development of High-Speed Actuator for Scanning Probe Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Sugawara, Y. J. Li, Y. Naitoh and M. Kageshima
  • 総ページ数: 45-54
  • 出版者: Springer, Next Generation Actuators Leading Breakthroughs
• [図書] 走査プローブ顕微鏡を用いたナノイメージング (2008)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 総ページ数: 60-70
  • 出版者: ナノイメージング(エヌ・ティー・エヌ)
• [備考]
  • URL: http://nanophysics.ap.eng.osaka-u.ac.jp/