原子間力顕微鏡による未知の力探査

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26610061
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 三尾 典克 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 特任教授 (70209724)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 重力法則 / 微小力計測

研究実績の概要

本研究では、原子間力顕微鏡を用いて、巨視的ではあるが非常に短い距離で働く未知の力の探査を行うことを目的としている。巨視的な力としては、電磁気力や重力がある。その中で重力は巨視的な力として逆2乗法則に従うことは知られているが、力の働く距離が短くなるとそれが成り立たなくなる可能性が示唆されている。そこで、表面の力を測定する原子間力顕微鏡を用いて、表面近傍での力の状態を精密に測定することを行う。このとき、通常の表面力が大変に大きな影響を持つので、その影響を取り除くために、異なる物質でできた基板上に同じ物質でコーティングを施し、表面力が同じにして、コーティングの下の基板物質からの力の影響が見えるかどうかを測定する方針で実験の準備を行った。まず、今年度は、原子間力顕微鏡を用いて、これまで知られていない力が存在するかどうかを調べるためのシステムの立ち上げを行った。装置の安定動作のための環境の整備、計測ソフトウエアの整備、測定用の計算機の整備などを実施した。ここで問題としている未知の力の存在を示すためには、非常に微小な力の変化を測定する必要があるので、それに適した原子間力顕微鏡の針の選択を進めた。また、サンプルとして、プラチナの板を準備した。サンプルは、純度が99.99%のもので、1cm×1cm×1mmものを準備した。さらに、表面の状態を光学観察するために顕微鏡を購入して資料の観察の準備を行った。

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

原子間力顕微鏡の整備が十分に進まなかったことが一番の原因である。予定の信号が出せない状態から改善できていない。特に、探針の位置の変化を読み取るための光学系のアラインメントがまったくとれず、信号が見えなかった。

今後の研究の推進方策

顕微鏡本体の整備を、かなり本格的にやり直す必要があることが判明したので、顕微鏡を製作した会社に整備を依頼することにした。

次年度使用額が生じた理由

顕微鏡の整備が思うように進まなかったので、それに関連した物品の購入が進まなかったことと、学会等の発表もできなかったので、旅費の執行ができなかったためである。

次年度使用額の使用計画

顕微鏡の製作会社に、根本的な整備を依頼するための費用に充当する。また、今年度できなかった探針の購入にも使用する。