キラル光電子顕微鏡の開発

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22241029
• 研究機関: 分子科学研究所
• 研究代表者: 横山 利彦 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 教授 (20200917)
• 研究分担者: 高木 康多 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 助教 (30442982) ; 中川 剛志 分子科学研究所, 物質分子科学研究領域, 助教 (80353431)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: キラル / 光電子顕微鏡 / 光電子分光 / レーザー / 円二色性

研究概要

本研究の目的は、これまでに全く報告のない回折限界を超えた空間分解能でのキラル識別顕微鏡を、紫外自然円二色性光電子顕微鏡法に基づいて開発することである。その根本原理は、通常の吸収過程の円二色性では双極子禁制遷移となり感度が0.1-0.001%程度しか得られないのに対し、光電子放出の角度分解検出では双極子項が相殺されず感度が10%にもなることを利用するもので、これは全く独創的なアイデアである。本研究が成功すれば、これまで空間分解能が光学顕微鏡レベル(1μm程度)で試料の厚みもμmオーダー必要であったものが、一気にナノレベル(数10nm)で単分子層の厚みまで計測可能になると考えられ、革新的なものとなり得る。
22年度末に角度分解能を備えた光電子顕微鏡が納入され、23年度は真空槽の設計・製作・立上げを行ったが、深紫外光の均質な左右円偏光を得ることに手間取り、24年度は深紫外光の均質な左右円偏光の生成から始めた。窓材をフッ化カルシウムに変更し、やっと利用できるようになった。測定の行いやすいNi薄膜の磁気円二色性では、ほぼリアルタイムで水素吸着や温度上昇下降による磁区構造の変化を追跡することができた。しかしながら、キラル有機薄膜ではTi:Sapphireレーザー4倍波で試料劣化が観測され、また、光エネルギー(最大6 eV)が小さ過ぎ最高占有準位からの光電子を観測しにくく、安定な試料等を用いてさらに検討が必要であることがわかった。

現在までの達成度 (区分)

理由

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Path Integral Effective Classical Potential Method Applied to Anharmonicity and Quantum Effects in Thermal Expansion of Invar Alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoyama
  • 雑誌名: e-J. Surf. Sci. Nanotech. 巻: 10 ページ: 486-492
  • DOI: DOI: 10.1380/ejssnt.2012.486.
  • 査読あり
• [雑誌論文] In operando XAFS Studies of Polyoxometalate Molecular Cluster Batteries: Polyoxometalates as Electron Sponges (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Wang, S. Hamanaka, Y. Nishimoto, S. Irle, T. Yokoyama, H. Yoshikawa and K. Awaga
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 134 ページ: 4918-4924
  • DOI: 10.1021/ja2117206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Growth process and magnetic properties of iron nanoparticles deposited on Si3N4/Si(111)-(8×8) (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Eguchi, Y. Takagi, T. Nakagawa and T. Yokoyama
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 107 ページ: 174415
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.85.174415
  • 査読あり
• [雑誌論文] Operando Time-resolved X-ray Absorption Fine Structure Study for Surface Events on a Pt3Co/C Cathode Catalyst in a Polymer Electrolyte Fuel Cell during Voltage-Operating Processes (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Ishiguro, T. Saida, T. Uruga, O. Sekizawa, S. Nagamatsu, K. Nitta, T. Yamamoto, S. Ohkoshi, Y. Iwasawa, T. Yokoyama and M. Tada
  • 雑誌名: ACS Catal. 巻: 2 ページ: 1319-1330
  • DOI: 10.1021/cs300228p
  • 査読あり
• [雑誌論文] 4D Visualization of Structures/Chemical States of Pt/C Cathode Catalyst Layers in Polymer Electrolyte Fuel Cells by 3D-Laminography-XAFS (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Saida, O. Sekizawa, N. Ishiguro, K. Uesugi, M. Hoshina, T. Uruga, S. Ohkoshi, T. Yokoyama and M.Tada
  • 雑誌名: Angew. Chemie. Int. Ed. 巻: 51 ページ: 10311-10314
  • DOI: 10.1002/anie.201204478
  • 査読あり
• [雑誌論文] Giant Magnetic Anisotropy Energy and Coercivity in Fe island and atomic wire on W(110) (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nakagawa, Y. Takagi, T. Yokoyama, T. Methfessel, S. Diehl and H.-J. Elmers
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 86 ページ: 144418
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.86.144418
  • 査読あり
• [雑誌論文] Laser induced threshold photoemission and its application to photoelectron microscope (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nakagawa and T. Yokoyama
  • 雑誌名: J. Electron Spectrsc. Relat. Phenom. 巻: 185 ページ: 356-364
  • DOI: 10.1016/j.elspec.2012.02.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anisotropic Thermal Expansion and Cooperative Invar/Anti-Invar Effects in Mn Alloys (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoyama and K. Eguchi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 110 ページ: 075901
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.110.075901
  • 査読あり
• [学会発表] 紫外磁気円二色性光電子顕微鏡 (2013)
  • 著者名/発表者名: 横山利彦
  • 学会等名: 日本光学会(応用物理学会)第39回冬期講習会「光と磁気－基礎から応用まで－」
  • 発表場所: 東京大学（東京）
  • 年月日: 20130124-20130125
  • 招待講演
• [学会発表] Fe/W(110)におけるXMCDによる巨大保持力観測とNi/Cu(001)の水素吸着過程におけるUV MCD PEEMによる磁区変化観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川剛志、横山利彦
  • 学会等名: 第8回放射光表面科学研究部会・顕微ナノ材料研究部会合同シンポジウム
  • 発表場所: 慶應大学（横浜）
  • 年月日: 20121116-20121117
• [学会発表] X線吸収分光法によるSi(111)上のバナジルフタロシアニンの分子配向と磁気特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 江口敬太郎、高木康多、中川剛志、横山利彦
  • 学会等名: 第15回XAFS討論会
  • 発表場所: 白兎会館（鳥取）
  • 年月日: 20120910-20120912
• [学会発表] 巨大保磁力を有するFe/W(110)のX線磁気円二色性による研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中川剛志、高木康多、横山利彦、T. Methfessel, S. Perkert, H. J. Elmers
  • 学会等名: 第15回XAFS討論会
  • 発表場所: 白兎会館（鳥取）
  • 年月日: 20120910-20120912
• [学会発表] Growth Process and Magnetic Properties of Iron deposited on Si3N4/Si(111)-(8×8) (2012)
  • 著者名/発表者名: 江口敬太郎、高木康多、中川剛志、横山利彦
  • 学会等名: The 15th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
  • 発表場所: Pullman Beijing West Wanda, Beijing, China
  • 年月日: 20120722-20120728
• [学会発表] Anharmonicity and Quantum Effects in Thermal Expansion of Invar Alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoyama
  • 学会等名: The 15th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
  • 発表場所: Pullman Beijing West Wanda, Beijing, China
  • 年月日: 20120722-20120728
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetic Property of Iron Phthalocyanine Films on Metal Surfaces studied by XMCD (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Takagi, K. Eguchi, T. Nakagawa and T. Yokoyama
  • 学会等名: The 15th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
  • 発表場所: Pullman Beijing West Wanda, Beijing, China
  • 年月日: 20120722-20120728
• [学会発表] Anharmonicity and Quantum Effects in Thermal Expansion of Invar Alloy (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yokoyama
  • 学会等名: XAFS Theory Workshop “XAFS Theory and Nano Particles” Satellite Conference of XAFS15
  • 発表場所: Chiba University, Chiba
  • 年月日: 20120718-20120720
  • 招待講演
• [学会発表] 軟X線吸収分光法を用いたSi(111)基板上バナジルフタロシアニンの分子配向と磁気特性に関する研究
  • 著者名/発表者名: 江口敬太郎、高木康多、中川剛志、横山利彦
  • 学会等名: 第26回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋）
• [学会発表] Si(111)基板上バナジルフタロシアニン薄膜のXAS/XMCD測定
  • 著者名/発表者名: 江口敬太郎、高木康多、中川剛志、横山利彦
  • 学会等名: 第8回放射光表面科学研究部会・顕微ナノ材料研究部会合同シンポジウム
  • 発表場所: 慶應大学（横浜）
• [学会発表] Energy Filtered Magnetic Circular Dichroism PEEM for Magnetic Domain Observation
  • 著者名/発表者名: T. Nakagawa, T. Yokoyama
  • 学会等名: 8th International Workshop on LEEM/PEEM
  • 発表場所: Regal Kowloon Hotel, Hong Kong
  • 招待講演
• [学会発表] Giant Magnetic Anisotropy Energy and Coercivity in Fe island and atomic wire on W(110)
  • 著者名/発表者名: T. Nakagawa, Y. Takagi, T. Yokoyama,T. Methfessel, S. Pertert, and H. -J. Elmers
  • 学会等名: 21th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
  • 発表場所: Fudan University, Shanghai, China
• [学会発表] Magnetic Property of Iron Phthalocyanine Films on Metal Surfaces studied by XMCD
  • 著者名/発表者名: Y. Takagi, K. Eguchi, T. Nakagawa and T. Yokoyama
  • 学会等名: The 21th International Colloquium on Magnetic Films and Surfaces
  • 発表場所: Fudan University, Shanghai, China
• [学会発表] 金属表面上の鉄フタロシアニン薄膜のXMCD測定
  • 著者名/発表者名: 高木康多，江口敬太郎, 中川剛志，横山利彦
  • 学会等名: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学（横浜)
• [学会発表] Giant Magnetic Anisotropy Energy and Coercivity in Fe island and atomic wire on W(110)
  • 著者名/発表者名: T. Nakagawa, Y. Takagi, T. Yokoyama,T. Methfessel, S. Pertert, and H. -J. Elmers
  • 学会等名: International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Bexco, Busan, Korea
• [備考] MnNi合金のインバー／逆インバー特性の起源を解明
  • URL: http://www.ims.ac.jp/topics/2012/130206.html
• [備考] 熱膨張しない金属「インバー合金」のインバー／逆インバー特性の起源を解明
  • URL: http://imss.kek.jp/news/2013/topics/0207invar/index.html