ナノ化学マッピング法の開発とその原理解明

纳米化学作图方法的发展及其原理的阐明

基本信息

批准号：
16750057
负责人：
鈴木秀士
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

近年のナノ材料開発研究では、新たな高機能性材料の構築のため、ナノレベルでの化学状態を分析しながら、その表面トポグラフィーを観測する要求が高まっている。申請者は、絶縁試料にも適用可能な手法であるNC-AFM(非接触原子間力顕微鏡)にX線分光を組み合わせたナノレベル元素分析の開発を行ってきた。そして、これまでの実証実験から、試料元素のX線吸収端付近においてNC-AFMの探針先端と表面との相互作用に変化が生じる事が見いだされた。しかし、NC-AFMプローブと表面という極局所空間における現象であり、全く新しい物理現象である事から、詳しいメカニズムの考察にはまず実証実験の確度向上が欠かせなかった。NC-AFMの理論的研究では、相互作用には分散力、van der waals力、静電気力などの物理的相互作用力の他、化学結合力も関与していると考えられている。申請者は、相互作用のうち化学結合力がメカニズムに関与していると考えており、本年は昨年に引き続きAFMコントローラの改良を行った。その結果、S/N比の向上に加え、装置安定性の向上、測定時間の短縮を目指した改良を行った。さらに、X線照射に伴う力場変化スペクトルの他、新たにプローブの振動振幅やエネルギー損失測定などの物理量も同時測定が可能となるように重ねて改良した。ビームタイムが限られた放射光実験において、装置安定性が高く、測定時間が短い事は非常に重要である。以上のように新たに測定可能となった物理量の測定データも加え、詳細な検討を行ったところ、この手法の原理が当初の予測したメカニズムだけでなく、表面の局所電場による増強効果やX線定在波共鳴効果にも関与する新たな可能性が見出された。

在最近的纳米材料开发研究中，为了构建新的高功能材料，在纳米水平上分析其化学状态的同时观察材料的表面形貌的需求越来越大。申请人一直在开发将X射线光谱与NC-AFM（非接触原子力显微镜）相结合的纳米级元素分析，这种方法也可应用于绝缘样品。从迄今为止进行的演示实验中发现，NC-AFM 探针尖端与表面之间的相互作用在样品元件的 X 射线吸收边缘附近发生变化。然而，由于这种现象发生在NC-AFM探针和表面的极其局部的空间中，并且是一种全新的物理现象，因此首先必须提高演示实验的精度以研究详细的机制。在NC-AFM的理论研究中，认为相互作用不仅涉及色散力、范德华力、静电力等物理相互作用力，还涉及化学键合力。申请人认为其机理涉及相互作用之间的化学键力，今年继去年之后，对AFM控制器进行了改进。因此，除了提高信噪比之外，还进行了改进，目的是提高器件稳定性和缩短测量时间。此外，除了与X射线照射相关的力场变化谱外，我们还进行了改进，可以同时测量探头振动幅度和能量损失测量等物理量。在束流时间有限的同步辐射实验中，设备稳定性高、测量时间短非常重要。经过详细研究，包括上述新可测量的物理量的测量数据，发现该方法的原理不仅基于最初预测的机制，而且还基于局域电场对表面和X射线发现了涉及驻波共振效应的新可能性。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

A possibility of XANAM (X-ray Aided Non-contact Atomic Force Microscopy)

XANAM（X 射线辅助非接触原子力显微镜）的可能性

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Chem.Lett. 33
影响因子：
0
作者：
S.Suzuki;Y.Koike;K.Fujisawa;W.Chun;M.Nomura;K.Asakura
通讯作者：
K.Asakura

An approach to nano-chemical analysis through NC-AFM technique

一种通过 NC-AFM 技术进行纳米化学分析的方法

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Topic in Catal 117
影响因子：
0
作者：
S. Suzuki;Y. Koike;K. Fujikawa;W. J. Chun;M Nomura;K Asakura
通讯作者：
K Asakura

A Deflection Spectrum Peak of NC-AFM Cantilever at the Au L3 Edge Energy

NC-AFM 悬臂梁在 Au L3 边缘能量处的偏转谱峰

DOI：
发表时间：
2004
期刊：
Photon Factory Activity Report 2003 21B
影响因子：
0
作者：
T.Yamaguchi;Y.Sunatsuki;M.Kojima;H.Akashi;M.Tsuchimoto;N.Re;S.Osa;N.Matsumoto;Shushi Suzuki;Shushi Suzuki;Shushi Suzuki
通讯作者：
Shushi Suzuki

量子線支援原子間力顕微法および量子線支援原子間力顕微鏡

量子束辅助原子力显微镜和量子束辅助原子力显微镜