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2015 年度 実施状況報告書

複合走査プローブ法による単一分子の振動分光

研究課題

研究課題/領域番号 26870049
研究機関東北大学

研究代表者

道祖尾 恭之  東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10375165)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード単分子観察 / プローブ顕微鏡
研究実績の概要

本研究では、特に低電子伝導部位を持つ分子を対象としたとしても、原子間力をプローブとしたAFMで的確に分子内の結合部位を捉え、さらに単身の位置を精密に制御することでトンネル電流をプローブとしたSTM-IETS法を適応できるAFM/STM装置を開発し、“複合計測による実空間観察に基づいた振動モードの検出”を目標としている。
27年度は、昨年度から引き続き現有の温度可変超高真空STMにAFMの機能を付加するための改良を行った。具体的には、探針を水晶振動子にマウントする形でスキャナに装着できるよう改造を行い、振動子の励起・応答信号用の配線を増設している。超高真空中での性能評価では、前年度の実績にもあるように冷却環境下での輻射熱の影響はさほど大きくはならなかったが、増設した配線の影響で外部振動の測定系への影響が増大した。周波数解析の結果から、信号線自体は、極細の同軸ケーブルを使用したため電気的なノイズの影響はさほどなく、装置の機械的な共振周波数が変化したためであると結論付けた。現有の装置の冷却は、寒剤の溜め込みではなくフロー方式により行うため、低温で実験する場合には寒剤の流れに伴う微震動が外部振動となる。このような理由から冷却機構と測定部分を機械的に切り離すことは必須であるため、除震機構自体は変更せずに除震用の懸架バネのバネ定数と渦電流を利用したダンパー機構の最適化を試みた。現在は、像観察は可能な程度まで外部振動を押さえ込むことに成功している。
また、テストケースとして表面における電子状態密度が大きく変化することが予想できる鉄酸化膜上に対し、金表面で自己組織化単分子膜を形成することで知られるアルカンチオール分子を吸着させてSTMで観察を行い、の構造に関して考察を行った。その結果、鉄酸化膜上では、基板の構造を反映しナノメートルオーダーでの集合体を形成することを明らかにした。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

当初の計画では、本年度は巨大分子系へのSTM-IETS法の適用を目指していた。しかし、一作年度末に発生した制御装置の不具合の修復に予想以上に時間がかかり、改造を加えた装置の真空中での動作確認・性能評価に時間がかかっているため。

今後の研究の推進方策

外部振動の除去に関しては、もう少し時間がかかる見通しである。関連分野の研究者との議論の結果も踏まえ、早急に当初の目的を達成できる分解能を達成したいと考えている。

次年度使用額が生じた理由

既存装置の修理に予想以上に時間がかかり、当初の計画より改造した装置の真空中での動作確認・性能評価に遅れが生じたため。

次年度使用額の使用計画

昨年度に実施した真空部品の更新により、より理想的な状態での実験遂行が可能となったため大きな計画変更は行わない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] Fe(110)酸化膜表面上に形成されるSAM膜のSTMによる構造観察2016

    • 著者名/発表者名
      道祖尾恭之、朝見翔、米田忠弘
    • 学会等名
      平成27年度日本表面科学会東北・北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      東北大学 (仙台市)
    • 年月日
      2016-03-09 – 2016-03-10
  • [学会発表] STM を用いたFe(110)上に形成されるSAM 膜の構造観察2015

    • 著者名/発表者名
      朝見翔、道祖尾恭之、米田忠弘
    • 学会等名
      第35回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場 (つくば市)
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-03

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公開日: 2017-01-06  

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