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2022 年度 研究成果報告書

高速FM-AFMによる氷雪結晶の擬似液体層内における水和構造観察と成長機構解明

研究課題

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研究課題/領域番号 21K20506
研究種目

研究活動スタート支援

配分区分基金
審査区分 0402:ナノマイクロ科学、応用物理物性、応用物理工学およびその関連分野
研究機関龍谷大学

研究代表者

宮戸 祐治  龍谷大学, 先端理工学部, 准教授 (80512780)

研究期間 (年度) 2021-08-30 – 2023-03-31
キーワード原子間力顕微鏡 / 高速AFM / 雪氷結晶
研究成果の概要

水晶振動子センサを用いたプローブスキャン方式の高速AFM装置を新規に作製し、温度変化があっても機械ドリフトが生じにくい設計上の工夫も施した。実際のスキャナ特性として約20kHzの制御帯域を有することを確認した。また、構築したAFMコントローラもFM-AFMが実施できることを確認した。残念ながら、本課題で開発した装置は依然として多くの調整を要している。しかし、旧プロトタイプAFM装置によって雪氷観察をした結果を解析すると、擬似液体層の存在が雪氷結晶の表面状態に大きく関わっていることがわかり、雪氷結晶の成長形態に大きく影響することが示唆された。今後、開発した装置を用いて擬似液体層の観察を続けたい。

自由記述の分野

計測工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

高速AFMで雪氷結晶を観察できる装置はこれまで報告されておらず、水晶振動子センサを用いたプローブスキャン方式の高速AFMも研究実績は多くはない。上記装置を研究活動スタート支援のお蔭によって整備できたことは、雪氷結晶の観察にとどまらず、湿度や温度をコントロールして測定できる点で応用範囲が広いと考えている。特に、試料が水などで部分濡れしていても水晶振動子センサの適用により安定撮像できるという技術的な意義もある。今後、安定動作を達成し、様々な条件で雪氷結晶を測定できるようになり、擬似液体層の粘性と成長速度の相関を明らかにできれば、永らく謎であった雪氷結晶の成長機構の解明に寄与することが期待できる。

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公開日: 2024-01-30  

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