水分子の表面拡散速度のFIMによるその場測定

使用 FIM 原位测量水分子的表面扩散速率

• 批准号: 06805013
• 负责人: 大前 伸夫
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1994
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1994 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-06805013/
• 关键词: 電界イオン顕微鏡; 水分子; 原子構造; 表面拡散; マイクロトライボロジー

個々の原子を直視する分解能を有する電界イオン顕微鏡(FIM)を用いて、タングステン表面に吸着する水分子の構造を解明するとともに、水分子の表面拡散速度を計測した。マイクロマシンの動作特性に関しては水吸着の影響が最も大きいとされているが、吸着から成長の過程はもとより、固体表面での水分子の構造についてはほとんど明らかにされていない。FIMに特有な現象であるウォーターエッチは鏡筒内の汚染として旧来から好ましいものとされていなかったが、本研究では逆にこれを利用して水分子構造を解析するというセレンディピティ的発想に基くものである。先端曲率半径を10nm〜20nmに電解研磨を施したタングステンの原子構造10^<-7>Pa以上の超高真空中で観察した後、バリアブルリ-クバルブを通して水蒸気を0.01L導入し、水分子吸着サイトを観察したところ、{310}面、{210}面が最優先サイトとして働くことが判った。徐々に水蒸気の露出量と増加させていくと、{100}面及び{112}面晶帯を中心に水分子の吸着が顕著となり、最も仕事関数の大きい{110}面への吸着は数Lの露出まで生じないことが認められた。このような吸着形態は本申請者らが酸素及び水素を吸着させた実験結果とほぼ等しい。ただし、水分子の場合は分極によるこうかが極めて著しいものと考えられ、水分子はタングステン原子上に強固に吸着する。その表面拡散速度はタングステン針状試料の曲率には依存せず、約3×10^<-9>m・s^<-1>と極めて遅いことがCCDカメラを用いて動的観察結果から求められた。固体表面近傍の水の粘度が10^4〜10^7pであるという報告や、本申請者が昨年度科学研究費、一般研究(C)において認めた隣接水構造の疑似固体的な特性を考え合わせると、本研究の結果は改めて水分子吸着とそのスティクションがマイクロマシン等のオペレーションに多大の影響を及ぼすことが明らかとなった。

使用具有直接看着单个原子的分辨率的电场离子显微镜（FIM），阐明了吸附在钨表面上的水分子的结构，并测量了水分子的表面扩散速率。据说微机械的工作特性具有最大的水吸附作用，但不仅是对生长过程的吸附，而且水分子在固体表面上的结构尚不清楚。水蚀是FIM独有的一种现象，以前尚未被认为是透镜桶中的理想污染，但是这项研究基于使用它来分析水分子结构的偶然性概念。在观察到钨的曲率半径后，在10至20 nm的曲率半径上被电抛了，在超高的10^<-7> PA或更多的超高真空中，通过可变的回收阀和水分子的补充位点引入了0.01升的水蒸气，并发现了2100张，并发现了{310，它是{310 and。作为首要地点。随着水蒸气的量逐渐增加，水分子的吸附变得更加明显，周围{100}平面和{112} hedtron区域，发现在{110}平面上的吸附，这是最大的功能，直到几次暴露才发生。这种吸附形式大致与申请人吸附氧和氢的实验结果大致相同。但是，在水分子的情况下，人们认为极化非常重要，并且水分子被强烈吸附到钨原子上。表面扩散速率不取决于钨针样样品的曲率，并且使用CCD摄像头在约3×10^<-9> m·S^<-1>下慢，并根据动态观察结果确定。考虑到该报告是，固体表面附近的水的粘度为10^4至10^7p，去年在科学研究隶属关系和一般研究（C）中发现的相邻水结构的伪固体特性再次，该研究的结果再次显示出水分子的吸附及其陈述对微粒的作用产生了重大影响。

项目成果

N.Ohmae et al.: "Visual Observation of Exo-Sites with an Atomic Resolution Using Field Ion Microscopy" Proc.11th Int.Symp.Exoelectron Emission and Application,Glucholazy,Poland. (in press). (1995)

N.Ohmae 等人：“使用场离子显微镜以原子分辨率对 Exo-Sites 进行视觉观察”Proc.11th Int.Symp.Exoelectron Emission and Application，Glucholazy，波兰。

M.Tagawa et al.: "Field Stimulated Exoelectron Emission from Aluminum Tips" Proc.11th Int.Symp.Exoelectron Emission and Application,Glucholazy,Poland. (in press). (1995)

M.Takawa 等人：“铝尖端的场刺激外激电子发射”Proc.11th Int.Symp.外激电子发射和应用，Glucholazy，波兰。

大前伸夫: "メゾトライボロジカルアプローチ" 機械の研究. 46. 147-149 (1994)

Nobuo Ohmae：“摩擦学方法”机械研究 46. 147-149 (1994)。

N.Ohmae: "Surface Diagnostics in Tribology,Miyoshi & Chung eds." World Scientific(分担28ページ), 342

N. Ohmae：“摩擦学中的表面诊断，Miyoshi & Chung 编辑”（28 页），342

大前伸夫: "マイクロマシンのトライボロジー" 機械の研究. 46. 104-107 (1994)

Nobuo Ohmae：“微型机械的摩擦学”机器研究。46。104-107（1994）。