フォトン原子間力の超高感度化・超高分解能化

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 25600117
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 李 艶君 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50379137)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 近接場光 / 光学顕微鏡 / AFM

研究実績の概要

近接場光による力の高精度測定を実現した。
振幅変調された光をカンチレバー先端に照射し、カンチレバーの周波数シフトに現れる変調成分をロックインアンプで検出すことにより、近接場光成分を測定した。ここでは、表面の結晶構造と近接場光分布とを完全に分離できることを実証した。
近接場光の最適観察条件の実験的検討を行った。
近接場光を最も高感度に測定するための条件を実験的に検討する。具体的には、周波数シフト曲線を測定し、次に、これを数値計算により力曲線に変換し、さらに、様々な振動振幅に対する周波数シフト曲線を導出した。この周波数シフト曲線に対する信号対雑音比を求め、最も感度の良くなる観察条件を求めた。
近接場光の原子分解能観察を実証した。
物質表面の構造、局在する近接場光の強度分布を原子スケールで観察できることを実証した。ここで、試料としては、原子的に平坦なサファイア（α-Al2O3）表面や、その上に吸着させた金属微粒子などを取り上げた。なお、この観察には原子レベルで清浄で平坦なAl2O3(0001)表面を用いる必要があるが、バルクのサファイアを超高真空中で加熱することにより準備した。

研究成果

• [雑誌論文] Surface potential imaging with atomic resolution by frequency-modulation Kelvin probe microscopy without bias voltage feedback (2015)
  • 著者名/発表者名: Lili Kou, Zongmin Ma, Yan Jun Li, Yoshitaka Naitoh, Masahara Komiyama and Yasuhiro Sugawara
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 26 ページ: 195701-7
  • DOI: 10.1088/0957-4484/26/19/195701
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic force microscopy using tip magnetization modulated by ferromagnetic resonance (2015)
  • 著者名/発表者名: Eiji Arima, Yoshitaka Naitoh, Yan Jun Li, Satoru Yoshimura, Hitoshi Saito, Hikaru Nomura, Ryoichi Nakatani and Yasuhiro Sugawara
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 26 ページ: 125701-6
  • DOI: 10.1088/0957-4484/26/12/125701
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Vertical atomic manipulation with dynamic atomic-force microscopy without tip change via a multi-step mechanism (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Bamidele, S.H. Lee, Y. Kinoshita, R. Turansk'y, Y. Naitoh, Y. J. Li, Y. Sugawara,I. Stich, L. Kantorovich
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 1 ページ: 1-7
  • DOI: 10.1038/ncomms5476
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Image formation and contrast inversion in noncontact atomic force microscopy imaging of oxidized Cu(110) surfaces (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Bamidele, Y. Kinoshita, R. Turansk'y, S. H. Lee, Y. Naitoh, Y. J. Li, Y. Sugawara,
  • 雑誌名: Phys.Rev.B 巻: 90 ページ: 035410(1-7)
  • DOI: 10.1103/PhysRevB.90.035410
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] フィードバックなしのKPFMを用いたパラジウム微粒子の接触電位差測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 横山弘尭，内藤 賀公，李 艶君，菅原 康弘
  • 学会等名: 2015年春季第62回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 東海大学 厚木市
  • 年月日: 2015-03-11 – 2015-03-14
• [学会発表] First Achievement of Optical Atomic Resolution Imaging of the α-Al2O3 (0001) Surface by Measurong Photon-Induced Force (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Yamanishi, T. Tokuyama, Y. Naitoh, Y. J. Li and Y. Sugawara
  • 学会等名: ICSPM-22
  • 発表場所: Atagawa, Japan
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-13
• [学会発表] ケルビンプローブ力顕微鏡によるルチル型TiO2(110)上の (2014)
  • 著者名/発表者名: 神林 良佑，温 煥飛，末貞 昌英, 内藤 賀公，李 艶君，菅原 康弘
  • 学会等名: 2014年秋季第７5回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学 札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] マイクロ波照射機構を備えた極低温光てこ原子間力顕微鏡の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 徳田 郁実，有馬 英司，磯山 季歩，内藤 賀公，李 艶君，菅原 康弘
  • 学会等名: 2014年秋季第７5回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学 札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Junsuke Yamanishi, T. Tokuyama, Y. Naitoh, Y. J. Li, Y. Sugawara (2014)
  • 著者名/発表者名: Atomic Resolution Optical Imaging of the α-Al2O3 (0001) Surface by Measurong Photon-Induced Force
  • 学会等名: ICN+T
  • 発表場所: Vail, Colorado, USA
  • 年月日: 2014-07-20 – 2014-07-24
• [学会発表] 原子間力顕微鏡法を用いた固体表面の原子スケール弾性状態の測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 内藤 賀公，李 艶君，菅原 康弘
  • 学会等名: 応用物理学会関西支部第一回講演会
  • 発表場所: 京都大学 京都市
  • 年月日: 2014-06-26 – 2014-06-26
• [学会発表] Atomic Resolution Optical Imaging of the α-Al2O3 (0001) Surface by Measurong Photon-Induced Force (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Tokuyama, Junsuke Yamanishi
  • 学会等名: The Second Japan-China symposium on Nanomedicine
  • 発表場所: hiroshima, Japan
  • 年月日: 2014-05-16 – 2014-05-17