走査型ナノピペットプローブ顕微鏡を用いたアトリットル堆積量制御法の開発

使用扫描纳米移液器探针显微镜开发阿托升沉积控制方法

基本信息

批准号：
11J10578
负责人：
伊東聡
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、ナノピペット(先端に100nm程度の開口を有する毛細管)を用いて液中環境下における基板表面上への物質のナノスケール堆積加工法の開発に取り組んだ。液中環境下における微小量物質の堆積や滴下は、工業的分野のみならず、生物学的分野においても重要な技術であり、その発展が望まれている。従来、液中環境における基板表面上への物質の堆積加工は、液中での物質の拡散により、堆積加工の範囲はマイクロメートルスケール以下に微細化することが困難であった。そこで本研究では、ナノピペットをプローブとして用いる液中環境下で動作可能な走査型プローブ顕微鏡(Scanning Probe Microscope: SPM)を開発し、開発したナノピペットプローブSPMを用いて液中環境下での堆積加工を試みた。本研究のSPMは周波数変調原子間力顕微鏡(Frequency modulation Atomic Force Microscope: FM-AFM)の機構を採用し、ナノピペットプローブの振動検出には音叉型水晶振動子(Tuning Fork Quartz Crystal Resonator: TF-QCR)を応用したセンサを開発した。TF-QCRを用いることにより、小型でシンプルな構成でありながら、液中環境下においても高感度でプローブと試料表面との接触を検出することを可能とした。FM-AFMの機構を用いて、プローブ先端と基板表面間距離を制御し物質を堆積することによって、液中環境下においても物質を拡散無くナノスケールで堆積することを可能にした。さらに液中環境下において物質の堆積加工を行うことによって加工が安定して行われ、堆積量の安定化を実現した。これらの研究成果は論文投稿され、2編が学術論文として掲載および掲載決定されている。また、これらの研究成果は国際会議において1件、国内会議において2件、学会発表が行われた。

在这项研究中，我们致力于开发一种使用纳米移液器（尖端开口约 100 nm 的毛细管）在水下环境中对基板表面上的物质进行纳米级沉积处理的方法。液体环境中微量物质的沉积和滴加不仅在工业领域而且在生物领域都是重要的技术，并且期望其发展。传统上，在液体环境中将物质沉积在基板表面上的过程中，由于物质在液体中的扩散而难以将沉积过程小型化至微米级或更小。因此，在本研究中，我们开发了一种可以在液体环境中使用纳米移液器作为探针进行操作的扫描探针显微镜（SPM），并尝试使用所开发的纳米移液器探针SPM在液体环境中进行沉积分析。本研究中使用的SPM采用调频原子力显微镜（FM-AFM）机制，并使用音叉晶体谐振器（TF-）来检测纳米移液管探针的振动，我们开发了一种应用QCR的传感器。。通过使用 TF-QCR，尽管尺寸小、配置简单，但即使在液体环境中，我们也能够以高灵敏度检测探针与样品表面之间的接触。通过使用FM-AFM机制控制探针尖端与基底表面之间的距离来沉积物质，我们使得即使在水下环境中也能在纳米级上沉积物质而不会扩散。此外，通过在浸没环境中沉积材料，可以稳定地进行加工并且沉积量也稳定。这些研究成果已提交论文，其中两篇论文已作为学术论文发表并接受发表。此外，这些研究成果在学术会议上发表，其中国际会议1项，国内会议2项。