個々の原子の観察・識別・操作による室温での多元素ナノ構造体組み立てに関する研究

2010 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22221006
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 森田 清三 大阪大学, 工学研究科, 教授 (50091757)
• 研究分担者: 阿部 真之 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (00362666)
• キーワード: 走査プローブ顕微鏡 / 多元素ナノ構造体 / Si(111)7x7ハーフユニットセル / ナノ空間 / 原子レベルのナノ空間開閉方法 / 多角的物性評価 / 国際研究者交流 / スペイン:チェコ:ドイツ

研究概要

1.「室温」で「基板の上に載った」多様な吸着子(吸着原子)を閉じ込めるナノ空間としてSi(111)7x7のハーフユニットセル(HUC)が最適であることを実験的に確認した。
2.Si(111)7x7のハーフユニットセル(HUC)のナノ空間に原子を出し入れするナノ空間の開閉方法として原子操作を発展させた「原子レベルのナノ空間開閉方法」を開発した。
3.Si(111)7x7のハーフユニットセル(HUC)ナノ空間内に閉じ込められた室温の熱エネルギーで動き回る鉛、銀、金、スズ、シリコンなどの様々な吸着子をナノ空間から自由に出し入れすることに成功し、吸着子同士の相互作用と合体や解離の観察に成功した。
4.室温でHUCナノ空間内に閉じ込め可能な原子種とその振る舞いを調べて、HUC内に原子数の確定した多様な原子クラスタを精密にまた自在に作成する方法を開発した。
5.原子レベルのナノ空間開閉による吸着子の合体を利用して組み立てた「室温基板上に載った」原子数が決定されたナノ構造体原子クラスタの原子構造の研究を開始した。
6.室温で「基板上を動き回る原子」の原子操作・組立を行うには、室温熱拡散で動き回る個々の原子の観察や、熱拡散で不安定な原子から室温で多元素ナノ構造体を組み立てる必要がある。それには、AFMのさらなる高感度化や高分解能化が必要となる。平成22年度はこのための高感度・高分解能AFMユニットの設計と製作を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Lateral Manipulation of Single Defect on Insulating Surface Using Noncontact Atomic Force Microscope (2011)
  • 著者名/発表者名: Insook Yi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: Vol.50 ページ: 015201-1-015201-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Subsurface Atoms of the Si(111)-(7×7) Surface by Atomic Force Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Sawada
  • 雑誌名: Appl.Phys.Express 巻: Vol.3 ページ: 116602-1-116602-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small-amplitude dynamic force microscopy using a quartz cantilever with an optical interferometer (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Morita
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: Vol.21 ページ: 305704-1-305704-4
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous force and current mapping of the Si(111)-(7x7) surface by dynamic force microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sugimoto
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: Vol.96 ページ: 263114-1-263114-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous AFM and STM measurements on the Si(111)-(7x7) surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sugimoto
  • 雑誌名: Physical Review B 巻: Vol.81 ページ: 245322-1-245322-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular resolution investigation of tetragonal lysozyme(110) face in liquid by FM-AFM (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken Nagashima
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science & Technology B 巻: Vol.28 ページ: C4C11-C4C14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simultaneous atomic force and scanning tunneling microscopy study of the Ge(111)-c(2×8) surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Sawada
  • 雑誌名: Journal of Vacuum Science & Technology B 巻: Vol.28 ページ: C4D1-C4D4
  • 査読あり
• [雑誌論文] NC-AFM imaging of the TiO_2(110)-(1×1) surface at low temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Ayhan Yurtsever
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: Vol.21 ページ: 165702-1-165702-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] 単原子ペンによるナノパターンニング (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田清三
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: Vol.45 ページ: 51-54
  • 査読あり
• [学会発表] 原子間力顕微鏡による半導体中の不純物の直接観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿部真之
  • 学会等名: 第29回(2010年春期)応用物理学会
  • 発表場所: 神奈川県(厚木市)(招待講演)(26p-KL-3)
  • 年月日: 2011-03-26
• [学会発表] Toward Atom-by-Atom Creation and Evaluation of Composite Nanostructures at Room Temperature based on AFM (2010)
  • 著者名/発表者名: Seizo Morita
  • 学会等名: Symposium on Singapore Scanning Probe Microscopy 2010 (SingSPM 2010)
  • 発表場所: Institute of Materials Researc and Engineering (Singapore)(招待講演)(Invited ; p.13)
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] Simultaneous AFM and STM measurements at room temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sugimoto
  • 学会等名: The 18th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Atagawa Haitsu, Sizuoka, Japan (Higashi-Izu-Cho)(Oral ; S5-3, p.11)
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] Simultaneous force and current mapping of the Si(111)-(7x7) surface by dynamic force microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Ueda
  • 学会等名: The 18th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Atagawa Haitsu, Sizuoka, Japan (Higashi-Izu-Cho)(Poster ; S4-2, p.39)
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] Force spectroscopy on hydrogen adsorbed Si(111)-(7x7) surface using dynamic force microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaki Fukumoto
  • 学会等名: The 18th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Atagawa Haitsu, Sizuoka, Japan (Higashi-Izu-Cho)(Poster ; S4-3, p.40)
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] High spring constant cantilever for small amplitude dynamic force microscopy using an optical interferometer (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Morita
  • 学会等名: The 18th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
  • 発表場所: Atagawa Haitsu, Sizuoka, Japan (Higashi-Izu-Cho)(Oral ; S5-2, p.10)
  • 年月日: 2010-12-10
• [学会発表] 原子間力顕微鏡を用いた水平原子操作に関わる相互作用力測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 大阪府(吹田市)(口頭発表;6Ap-11、p.366)
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] AFM/STM同時測定における化学結合とトンネル電流の相関 (2010)
  • 著者名/発表者名: 澤田大輔
  • 学会等名: 真空・表面科学合同講演会(第30回表面科学学術講演会・第51回真空に関する連合講演会)
  • 発表場所: 大阪府(吹田市)(Poster ; 5P-064Y、p.303)
  • 年月日: 2010-11-05
• [学会発表] 周波数変調方式AFMによる液中での可溶性結晶の格子像観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長嶋剣
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 大阪府(吹田市)(口頭発表;4Da-02、p.59)
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] 水晶カンチレバーと光干渉計を用いた小振幅原子間力顕微鏡測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田健一
  • 学会等名: 第30回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 大阪府(吹田市)(口頭発表;4Da-01S、p.58)
  • 年月日: 2010-11-04
• [学会発表] 走査型プローブ顕微鏡-原理から最先端まで- (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田清三
  • 学会等名: 平成22年度第1回NPPPスクール「走査型プローブ顕微鏡」セミナー
  • 発表場所: つくば産総研NPF,茨城県(つくば市)(招待講演)(特別講演)
  • 年月日: 2010-09-28
• [学会発表] 水晶カンチレバーと光干渉計を用いた小振幅原子間力顕微鏡 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田健一
  • 学会等名: 第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎大学,長崎県(長崎市)(ポスター;P9-19)
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 熱揺らぎの有る室温での力学的原子操作・組立 (2010)
  • 著者名/発表者名: 森田清三
  • 学会等名: 第4回分子科学討論会
  • 発表場所: 大阪府(豊中市)(招待講演)(特別講演;3S01)
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] Atomic force microscopy as a tool for room temperature atom identification and manipulation (2010)
  • 著者名/発表者名: Seizo Morita
  • 学会等名: 18^<th> International Vacuum Congress (IVC-18)
  • 発表場所: the Beijing International Convention Center, China (Beijing)(招待講演)(Plenary Lecture, CPL3-2)
  • 年月日: 2010-08-25
• [学会発表] Atomic resolution observation of soluble crystals in liquid by Frequency-Modulation AFM (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken Nagashima
  • 学会等名: 167 Committee satellite workshop on SPM
  • 発表場所: Ishikawa, Japan (Kanazawa)(招待講演)(Invited ; p.6-7)
  • 年月日: 2010-08-04
• [学会発表] AFM/STM Simultaneous Imaging of the Si_4 Tetramer (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Sawada
  • 学会等名: 13th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2010)
  • 発表場所: Ishikawa, Japan (Kanazawa)(Poster ; P2-1-10, p.112)
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Impact of asymmetry tip structure on NC-AFM force mapping (2010)
  • 著者名/発表者名: Hong Jing Chung
  • 学会等名: 13th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2010)
  • 発表場所: Ishikawa, Japan (Kanazawa)(Poster ; P2-2-16, p.136)
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Atom manipulation and force measurement by atomic force microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Hideki Tanaka
  • 学会等名: 13th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2010)
  • 発表場所: Ishikawa, Japan (Kanazawa)(Poster ; P2-1-14, p.116)
  • 年月日: 2010-08-02
• [学会発表] Measurement of atom hopping probability and interaction force during atom manipulation on the Si(111)-(7x7) surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Sugimoto
  • 学会等名: 13th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2010)
  • 発表場所: Ishikawa, Japan (Kanazawa)(Oral ; Su-1440, p.9)
  • 年月日: 2010-08-01
• [学会発表] Small-amplitude dynamic force microscopy using a quartz cantilever combined with an optical interferometer (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Morita
  • 学会等名: 13th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy (NC-AFM2010)
  • 発表場所: Ishikawa, Japan (Kanazawa)(Oral ; Su-1200, p.7)
  • 年月日: 2010-08-01
• [学会発表] Small-amplitude dynamic force microscopy using a quartz cantilever and an optical interferometer (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Morita
  • 学会等名: 2nd Global COE Student Conference on Innovative Electronic Topics SCIENT2010
  • 発表場所: Osaka, Japan (Suita)(Poster ; Po-01, p.50)
  • 年月日: 2010-07-28
• [学会発表] Toward Atom-by-Atom Creation and Evaluation of Composite Nanostructures at RT based on AFM (2010)
  • 著者名/発表者名: Seizo Morita
  • 学会等名: SSSJ-A3 Foresight Joint Symposium on Nanomaterials and Nanostructures
  • 発表場所: University of Tokyo, Japan (Tokyo)(Oral ; p.19)
  • 年月日: 2010-07-06
• [学会発表] NC-AFM/STM Measurements on the Semiconductor Surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Daisuke Sawada
  • 学会等名: 13th International Conference on Intergranular and Interphase Boundaries in Materials
  • 発表場所: Mie, Japan (Shima)(Poster ; P-C37, p.205)
  • 年月日: 2010-07-01
• [学会発表] Towardatom-by-atom creation and evaluation of composite nanostructures at room temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Seizo Morita
  • 学会等名: 13th International Conference on Intergranular and Interphase Boundaries in Materials
  • 発表場所: Mie, Japan (Shima)(招待講演)(Invited ; S10-34, p.64)
  • 年月日: 2010-06-30
• [学会発表] Toward Atom-by-Atom Nanostructuring of Composite Nanomaterials Based on Atomic Force Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Seizo Morita
  • 学会等名: 6th Nanoscience and Nanotechnology Conference (Nano-TRVI)
  • 発表場所: Cesme, Turkey (Izmir)(招待講演)(Plenary Talk ; p.145)
  • 年月日: 2010-06-17
• [学会発表] High spring constant cantilever with metal tip for small amplitude NC-AFM operation (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenichi Morita
  • 学会等名: International Conference on Core Research and Engineering Science of Advanced Materials
  • 発表場所: Osaka, Japan (Suita)(Poster ; PSI-45)
  • 年月日: 2010-06-01
• [学会発表] 半導体表面におけるAFM/STM同時測定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 杉本宜昭
  • 学会等名: 社団法人日本顕微鏡学会第66回学術講演会
  • 発表場所: 名古屋国際会議場愛知県(名古屋市)(招待講演)(26aC04-S)
  • 年月日: 2010-05-26
• [学会発表] 周波数変調方式AFMによる液中での無機・有機結晶の格子像観察 (2010)
  • 著者名/発表者名: 長嶋剣
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場,千葉県(千葉市)(口頭発表;MIS012-09)
  • 年月日: 2010-05-23
• [備考]
  • URL: http://www.afm.eei.eng.osaka-u.ac.jp/