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高速三次元ＡＦＭの開発とそれを用いた分子吸着構造のサブナノスケール観察技術の確立

高速三维原子力显微镜的研制及分子吸附结构亚纳米尺度观测技术的建立

基本信息

批准号：
16J01938
负责人：
宮澤佳甫
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、原子間力顕微鏡（AFM）をベースに開発した三次元走査型力顕微鏡（3D-SFM）を用いて、産業実用薄膜材料の複雑な3次元分子吸着構造を分子スケールで直接可視化する手法の開発を目指した。サンプルモデルとして、ハードディスク（HD）表面の防汚や潤滑のために塗布するフッ素系潤滑層の分子吸着構造計測に取り組んだ。昨年度までの研究で、液中環境化の3D-SFM計測でHD用潤滑層の3次元力分布像を安定に取得できることを示した。また、力分布像には、理論モデルと高い相関性が見られる、水平方向に横たわる複雑な繊維状の構造が含まれることを確認した。この繊維状コントラストは、潤滑剤分子の骨格そのものを表していると考えられる。実際に、末端構造を変化させた潤滑剤の計測や、膜厚を変化させた時の計測を行うと、3D-SFMで得られる力分布像は潤滑層成膜条件に対する依存性を示した。また、これらを定量的に解析するために、3次元画像処理手法の確立に取り組み、細線化やラベリングの画像処理を用いて、繊維状構造の密度や配向性を抽出した。本年度は、よりHDの実環境に近い環境下での計測を可能にするために、雰囲気制御AFMを開発した。そして、開発した雰囲気制御AFMを用いて、窒素環境下や大気中でHD用潤滑剤の3D-SFM計測を行った。大気中で取得した力分布像には分子スケールの繊維状構造が見られたが、窒素環境下で取得した力分布像には局所的なコントラストが見られなかった。現在、この結果の理由を理解するために解析を行っているが、計測環境下の違いによる潤滑剤分子の揺動性の変化が観察できたのではないかと考えている。今後、引き続きAFMや探針の開発を進めることで、まずはHD用潤滑剤の3次元分子吸着構造解析手法を完成させる。そして、最終的には、HD用潤滑剤以外の多くの産業実用材料研究に本手法を直接応用させることを目指す。

In this study, atomic force microscopes (AFM) and atomic force microscopes (AFM) are used to perform three-dimensional walking force microscopes (3D-SFM). The thin film materials used in industrial applications are used to replicate the three-dimensional molecules that can be used to make molecules that can be used directly. The surface of HD is designed to prevent slippage from slippage. The molecular absorption of slippery molecules is used to make the device. Last year's environmental research and 3D-SFM program HD used slippery three-dimensional force distribution such as diazepam to obtain thermal stability. The force distribution is similar to the temperature, the force distribution is similar to the force distribution, the force distribution is similar, and the horizontal direction is parallel to the horizontal direction. This is the most important thing in the form of information, such as the number of elements, the size of the matrix, the size of the table, the size of the table, the number of elements, the size of the bone, the bone structure of the slippery bone. At the end of the test, the mechanical properties of the film are measured, the thickness of the film is measured, and the mechanical force distribution of the 3D-SFM is shown in the temperature dependence of the film formation conditions. The quantitative analysis of the image, the quantitative analysis of the image, the three-dimensional portrait processing method, the quantitative analysis of the image, the three-dimensional method of image processing, and the shape of the image are used to make the density match and extract the image. In the current year, it is possible for the HD environment to monitor and control the opening of AFM in the near environment. It is necessary to monitor and control the use of AFM and the use of 3D-SFM in large and medium-sized HD in asphyxiating environment. The distribution of stress in the middle of the building is similar to that in the environment of asphyxiation, which is similar to that of the department in the Department of Health. At present, the reason for the results is to understand the reasons for the analysis and analysis of the health care system, the environmental monitoring system, the environmental monitoring system, and the environmental monitoring system. In the future, after the introduction of the AFM probe, the first step of the experiment, the HD was used to complete the analysis by means of absorption of three dimensional molecules. In addition to the materials used in the research of materials used in multi-industry industry, such as the most advanced materials, the most advanced materials and the most advanced materials, this technique is used directly.