支援教員 |
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Topics
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工学研究科 |
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半導体工業をはじめ多くの分野で、厚さが数ナノメーター程度の極薄多層膜が使われています。高分解能ラザフォード後方散乱法（高分解能RBS）は、定量性の良い分析が、サブナノメーターの深さ分解能で、特別な前処理なしに可能であることから、これらの分析に広く利用されるようになってきました。我々は更に幅広い応用を目指して、検出感度を１桁以上向上させる研究や、化学状態も含めた元素の深さ分布測定法の開発等を行っています。これらの装置開発以外にも高分解能RBS法の応用研究も進めていますが、ここでは液体の表面構造を研究した例を紹介します。イオン液体と呼ばれる有機分子からなる特殊な液体が注目され、活発な研究が展開されています。イオン液体の１種であるTMPA-TFSIの表面を高分解能RBS法で調べたところ、表面では構成分子が配向していることやエネルギー的に不利な立体異性体が表面に局在していることなどが分かりました。
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化学研究所先端ビームナノ科学センター |
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電子顕微鏡で構造分析を行う方法は様々ですが、HAADF-STEM法（高角度円環暗視野走査型透過電子顕微鏡法）は、原子配列について直視的な情報をもたらすことから、広く利用されるようになってきました。HAADF-STEMコントラストは、一次近似的には原子番号にのみ依存する単純コントラストであることから、原子位置と同時に元素種の情報ももたらします。しかし、最近になって、この単純なコントラストからの逸脱がみられることが実験的に報告され始め、コントラスト形成に寄与する因子の解明が進められています。私どもは、特に結晶性の効果に着目した実験的理論的研究を行いました。その結果、HAADF-STEM法の原子分解能像における像コントラストにおいて、透過電子の原子カラムでのチャネリング現象と原子がもつ温度因子がHAADF-STEM像コントラストに与える影響についての知見を得ることができました。そのことにより、実験で得られた像コントラストがどの原子カラムに対応するのかを正確に把握することが可能となりました。
“Effects of electron channeling in HAADF-STEM intensity in La2CuSnO6” M. Haruta, H. Kurata, H. Komatsu, Y. Shimakawa and S. Isoda Ultramicroscopy, 109, 361-367 (2009)
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工学研究科 |
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電子ブロックという玩具があります。抵抗、コンデンサ、トランジスタ、などの機能部品が一つずつ組込まれた数センチ角のブロックを箱の中に並べていくことによって、ラジオ、アンプ、センシングシステムなどいろいろな電子回路が作れます。最近、注力しているのは、ナノスケールの電子ブロック（ナノブロック）を用いた新しいナノシステムの構築技術の構築です。例えば、数十nmの金属ナノ粒子を一列、十字、L字、T字に配列した4種類のナノブロック（サイズは100nm〜1μm角）を作成します。設計図に従ってナノブロックをMEMS基板上に配置していくことで、ナノフォトニックデバイスとMEMSを融合した趙高感度ナノセンシングシステムが実現できます。ナノブロックは長いDNA（数千塩基）を折り畳んで作製し、ブロック同士の接着には短いDNA（数十塩基）を用います。ナノブロックと接着用DNAを分散させた溶液を基板上に滴下することで、基板上の複数箇所において同時にナノブロックをセルフアセンブルすることが出来ます。すでにナノブロックに見立てた5μm角のシリコンチップを、シリコン基板にDNAを用いてセルフアセンブルする予備実験に成功しました。
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工学研究科 |
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松重研究室では、ナノスケールでの有機分子の構造観察と光・電子物性研究を 柱として、ナノレベルでの物性研究に必要不可欠な走査型プローブ顕微鏡 （SPM）技術の開発とその応用に関する研究と共に、将来の革新的な分子エレク トロニクス、及び有機薄膜デバイス創成を目指した研究を展開しています。そ の中でも、当研究室で進めている研究テーマの一つとして、周波数検出型原子 間力顕微鏡（FM-AFM)を用いた、液中環境下での分子分解能観察結果を紹介いた します。水溶液中において、π共役系高分子ポリジアセチレン単結晶における 個々の分子鎖の 配列や、マイカ基板上に固定化させた蛋白質、バクテリオロド プシンの分子像 を明瞭に観察できていることが分かります。これらの像は、既 に、過去に報告 されている各試料の構造モデルと一致しており、従来は大変困 難であった液中環境下での分子分解能イメージングの成功を示すものです。現 在、生体分子機能の起源の探索を目的として、生分子表面の高分解能観察、生 体分子表面の水和構造の解明、並びにイメージング技術とは異なりますが、本 技術を援用し た、液中動作マイクロカンチレバー型バイオセンサの開発を進めているところです。
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工学研究科 |
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小寺研究室では、マイクロ・ナノマシニング（MEMS）技術と呼ばれるマイクロ・ナノメートルサイズの微小な機械的動作を行うデバイス（素子）の設計、作製および応用に関する研究を行っています。デバイス設計後、各種材料合成とマイクロ・ナノマシニング技術を用いてデバイス試作・特性評価までの一連の研究を推進しています。また、生体材料本来の機能を積極的にデバイス内で活用することにより、バイオ融合型ナノマシンの開発も行っています。将来的には、複数のデバイスを用いて通信技術と医療技術等を統合したインテリジェントマイクロ・ナノデバイス（MicroTAS）の創出による新規学術領域の創成を目標として研究を進めているところです。
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