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。

The decomposition energy of atoms in the direct view is measured by using a micro-mirror (FIM) to understand the structure of water molecules adsorbed on the surface of the atom and to measure the surface dispersion velocity of water molecules. The action characteristics of the solid surface are related to the influence of water adsorption. The growth process of adsorption is related to the structure of water molecules on the solid surface. In this study, we analyzed the molecular structure of water in the reverse direction. The radius of curvature of the tip is 10nm ~ 20nm, and the atomic structure of the tip is 10^<-7>Pa or more. After the electrolytic grinding is performed, the water vapor is introduced by 0.01 L, and the water molecule adsorption is performed. The {310} plane and the {210} plane are the most preferred. The amount of water vapor exposed increases with the increase in the adsorption of water molecules at the center of the {100} and {112} planes. The adsorption number of water molecules at the center of the {110} planes is the most important factor. The adsorption form of the compound is the same as that of the compound of the present invention. Water molecules are strongly adsorbed on atoms. The surface dispersion velocity is dependent on the curvature of the needle sample, about 3×10^<-9>m·s^<-1>, and the CCD dispersion velocity is dependent on the surface dispersion velocity. The viscosity of water near the surface of solid is 10^4 ~ 10^7p. The applicant's annual scientific research fee, general research (C), investigation of the characteristics of suspected solid adjacent to water structure, and the results of this research have changed the influence of water molecular adsorption on the selection of water molecules.

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

M.Umeno et al.: "Formation of Si-SiO2 Interface Structure and Its Direct Observations" J.Jpn.Assoc.Crystal Growth. 21. S241-S248 (1994)

M.Umeno 等人：“Si-SiO2 界面结构的形成及其直接观察”J.Jpn.Assoc.Crystal Growth。