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2013 年度 実績報告書

ナノ粒子操作のためのメカニカル原子ピンセット

研究課題

研究課題/領域番号 23651127
研究機関筑波大学

研究代表者

木塚 徳志  筑波大学, 数理物質系, 教授 (10234303)

キーワード分子操作 / 原子操作 / 電子顕微鏡 / ピエゾ素子 / 走査プローブ顕微鏡 / 走査プローブ顕微鏡 / ナノチップ / ナノクラフト
研究概要

本年度は、より小さく、ナノ粒子操作に適したナノプローブ作製の条件を把握するとともに、そのナノプローブを用いて、ナノサイズ分子を挟む操作を試みた。ナノプローブ作製に関しては、当初の計画通り、まず、ピンセットの素材である薄板を機械的に先鋭化した。このときの微細先端作製のための専用の研磨ジグをいくつか自作し、その中から最も歪みが少なく、剛性が高い先端作製のための研磨条件がわかった。次に、機械研磨した先端を収束イオンビーム法で加工し、先端の表面加工粗さをマイクロメートルからサブナノメートルレベルまで小さくした。最後に、この先端を研究代表者が開発してきた電子顕微鏡の試料室に挿入し、そこでナノチップ操作によって先端を数ナノメートルの細さまで先鋭化し、ナノ粒子操作に適する最終的な形状に加工した。ナノプローブの材料としては、最初に、加工しやすい金や銀を選んだ。これらはナノプローブ材料としては、初めに柔らかいかと予想されたが、ナノメートルの微細化によって変形機構が転位機構から同時すべり機構に遷移し、このためにバルク素材に比べて強度が数桁高くなることがわかった。これは金属変形論の本質に関わる重要な知見であり、ナノ結晶素材を強化する方針となるものである(業績欄参照)。ナノプローブ素材としては、この他に、アルミニウムやロジウムなどについて検証し、同様なナノ加工と微細化による強化が確認された。本研究の最終段階として、こうして作製したナノプローブを用いて、ナノサイズの分子を個別に挟み、作製したナノプローブがナノクラフトのためのピンセット先端に適していることがわかった。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (5件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Distance control of electromigration-induced silver nanogaps2014

    • 著者名/発表者名
      Hideki Masuda and Tokushi Kizuka
    • 雑誌名

      J. Nanosci. Nanotechnol

      巻: 14(3) ページ: 2436-2440

    • DOI

      10.1166/jnn.2014.8502

  • [雑誌論文] Electrical conductivity of single molecular junctions assembled from Co- and Co3C-encapsulating carbon nanocapsules2014

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsuura and Tokushi Kizuka
    • 雑誌名

      J. Nanosci. Nanotechnol

      巻: 14(3) ページ: 2441-2445

    • DOI

      10.1166/jnn.2014.8506

  • [雑誌論文] Critical shear stress of rhodium nanocontacts studied by in situ high-resolution transmission electron microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ohko and Tokushi Kizuka
    • 雑誌名

      J. Nanosci. Nanotechnol.

      巻: 14 ページ: in print

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure and conductance of aluminum nanocontacts studied by in situ high-resolution transmission electron microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Takayuki Ohko and Tokushi Kizuka
    • 雑誌名

      J. Nanosci. Nanotechnol.

      巻: 14 ページ: in print

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transformation of the deformation mechanism from dislocation-mediated slip to homogeneous slip in silver nanowires2013

    • 著者名/発表者名
      Jianbo Feng and Tokushi Kizuka
    • 雑誌名

      J. Nanosci. Nanotechnol

      巻: 13(2) ページ: 394-400

    • DOI

      10.1166/jnn.2013.6899

  • [学会発表] In situ transmission electron microscopy of tantalum nanocontacts

    • 著者名/発表者名
      S. Murata and T. Kizuka
    • 学会等名
      12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures in conjunction with 21st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      Tsukuba Capio, Tsukuba
  • [学会発表] Dependence of bias voltages on formation of single-atom-width silver wires

    • 著者名/発表者名
      K. Yamada and T. Kizuka
    • 学会等名
      12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures in conjunction with 21st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      Tsukuba Capio, Tsukuba
  • [学会発表] In situ transmission electron microscopy of single-particle junctions using gold-encapsulating carbon nanocapsules

    • 著者名/発表者名
      D. Matsuura and T. Kizuka
    • 学会等名
      12th International Conference on Atomically Controlled Surfaces, Interfaces and Nanostructures in conjunction with 21st International Colloquium on Scanning Probe Microscopy
    • 発表場所
      Tsukuba Capio, Tsukuba
  • [学会発表] Electrical conductivity of single particle junctions using cobalt- and cobalt-carbide-encapsulated carbon nanocapsules

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Matsuura, Tokushi Kizuka
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      Makuhari Messe, Makuhari
  • [学会発表] In situ transmission electron microscopy of niobium nanocontacts and single-atom-width wires

    • 著者名/発表者名
      Tokushi Kizuka, Musashi Hongu
    • 学会等名
      The 12th Asia Pacific Physics Conference
    • 発表場所
      Makuhari Messe, Makuhari
  • [図書] 日本学術振興会微細組織と機能性第133委員会50周年記念誌2013

    • 著者名/発表者名
      木塚徳志(分担執筆:微粒子の変形(電子顕微鏡観察))
    • 総ページ数
      287(165-170)
    • 出版者
      日本学術振興会
  • [図書] in-situ測定/その場観察実例集 ~各種計測技術の実践テクニックおよび材料・デバイス別分析例2013

    • 著者名/発表者名
      木塚徳志(分担執筆:第12節 金属変形のin-situ観察)
    • 総ページ数
      270(216-222)
    • 出版者
      情報機構
  • [備考] 筑波大学 木塚研究室ホームページ

    • URL

      http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~kizuka_lab/index.html

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公開日: 2015-05-28  

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