溶液中で単原子観察可能な高速原子間力顕微鏡法の開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22656014
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 菅原 康弘 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40206404)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: 原子間力顕微鏡 / 単原子観察 / 固液界面 / 位相変調方式 / 高速スキャナー

研究概要

本研究は、溶液中において固体表面の個々の原子を観察でき、しかも、そのダイナミックな現象を映像として捉えることのできる、高速原子間力顕微鏡(AFM)を開発することを目的とする。そのために、現有の高速原子間力顕微鏡のすべての構成要素(カンチレバー、スキャナー、変位検出計、位相シフト検出回路、制御回路)を高性能化・高速化した。また、高い時間分解能で単原子観察を実現するための条件を理論的・実験的に明らかにした。

研究成果

• [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)
  • 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, Y. Kinoshita, K. Tenjin, 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)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Sharp Tungstencoated Tip for Atomic Force Microscopy by Ion-beam Sputter deposition (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)
  • 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)
  • 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
  • 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(3)
  • 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
  • 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
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Surface Stress around the SA Step of Si(001) on the Dimer Structure Determined 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(4)
  • 査読あり
• [学会発表] 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: 菅原康弘
  • 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宇治おうばくプラザ
  • 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・材料研究機構千現地区研究本部本会8階中セミナー室
  • 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] SPMを用いた元素分析の可能性について (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅原康弘
  • 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] Development of Multifrequency High-Speed PM-AFM in CA Mode with the capability of imaging topography, energy dissipation and elesticity in liquid (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. J. Li, K. Takahashi, Y. Naitoh, and Y. Sugawara
  • 学会等名: 18th International Vacuum Congress(IVC-18)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20100823-27
• [学会発表] Force Enhancement of Phase Modulation AFM in Liquid by Q-control (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Kobayashi, Y. J. Li, Y. Naitoh, M. Kageshima and Y. Sugawara
  • 学会等名: NC-AFM 2010
  • 発表場所: Kanazawa, Japan
  • 年月日: 20100801-04
• [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
• [図書] "プローブ顕微鏡用高速アクチュエータの開発"エヌ・ティー・エヌ、新アクチュエータ開発の最前線 (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
• [図書] "Development of High-Speed Actuator for Scanning Probe Microscopy," Next Generation Actuators Leading Breakthroughs (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
• [備考]
  • URL: http://nanophysics.ap.eng.osaka-u.ac.jp/