強磁場・極低温非接触原子間力顕微鏡を用いた交換相互作用力の原子レベルでの画像化

使用强磁场/低温非接触原子力显微镜在原子水平上成像交换相互作用力

• 批准号: 04J08028
• 负责人: 杉本 宜昭
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-04J08028/
• 关键词: 非接触原子間力顕微鏡; 表面

原子間に働く交換相互作用力を検出するために有効と思われるForce spectroscopy法の検出感度向上に関する研究を行った。Force spectroscopyとは、非接触原子間力顕微鏡の測定量である周波数シフトの探針-試料間距離依存のカーブ(Δf-Zカーブ)を測定し、数値計算によって原子間力を定量的に求める方法である。Force spectroscopyでは、単原子の化学結合力を定量的に検出する必要があるため、原子の真上に精密に探針を近づけなければならないが、熱ドリフトの影響によって、これまで高感度で再現性のよいForce spectroscopyが行われた例がなかった。そこで、走査トンネル顕微鏡で開発されていたAtom tracking法を非接触原子間力顕微鏡へ応用することによって初めて信頼性の高いForce spectroscopy測定を可能にした。具体的には、Atom tracking法を用いて熱ドリフトの完全な補償と0.2Å_<peak peak>の精度での原子の中心への位置合わせを実現し、同一の原子で何度でも再現性のあるForce spectroscopy測定を行い、それらを平均化することで、S/Nの高いΔf-Zカーブが得られた。これにより、相互作用力のカーブに変換してもノイズの少ないカーブが得られるようになった。さらに、異なる原子種であるSn原子、Si原子やIn原子、Si原子を化学結合力の違いを通して識別することにも成功し、交換相互作用力の検出のための基盤技術を確立した。

The interaction force between atoms is studied by Force spectroscopy. Force spectroscopy is used to measure the quantity of non-contact interatomic force with micromirrors. The frequency of the micromirrors depends on the distance between the probe and the sample. Force spectroscopy is necessary to quantify the chemical binding force of atoms and atoms, and the effects of heat and radiation are highly sensitive and reproducible. Atom tracking method is used to detect the high reliability of atomic force microscopy. Specifically, Atom tracking method is <peak peak>used to determine the accuracy of the atomic center position and the reproducibility of the atomic center position. The interaction force between the two sides of the river is not stable. The substrate technology for the identification of Sn atoms, Si atoms, In atoms and Si atoms by chemical bonding forces has been established.

项目成果

Atom inlays performed at room temperature using atomic force microscopy

• DOI: 10.1038/nmat1297
• 发表时间: 2005-02-01
• 期刊: NATURE MATERIALS
• 影响因子: 41.2
• 作者: Sugimoto, Y;Abe, M;Morita, S
• 通讯作者: Morita, S

原子位置固定装置、原子位置固定方法及び原子操作方法

原子位置固定装置、原子位置固定方法以及原子操作方法

• 发表时间: 2005

Site-Specific Force Spectroscopy and Atom Interchange Manipulation at Room Temperature

室温下特定位点力谱和原子交换操纵

• 发表时间: 2006
• 期刊: e-Journal of Surface Science and Nanotechnology (e-JSSNT) Vol.4
• 作者: Pfeifer;A.;et al.;Yoshiaki Sugimoto
• 通讯作者: Yoshiaki Sugimoto

Single atomic contact adhesion and dissipation in dynamic force microscopy

• DOI: 10.1103/physrevlett.96.106101
• 发表时间: 2006-03-17
• 期刊: PHYSICAL REVIEW LETTERS
• 影响因子: 8.6
• 作者: Oyabu, N;Pou, P;Custance, O
• 通讯作者: Custance, O

Atom-selective imaging and mechanical atom manipulation using the non-contact atomic force microscope

使用非接触式原子力显微镜进行原子选择性成像和机械原子操纵

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Electron Microscopy 53・2
• 作者: Okuyama;T.;Yasukawa;K.;Yamaoka;K.;H.C.Lee;S.Morita et al.
• 通讯作者: S.Morita et al.