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細胞膜表面をお手本として，リン脂質の集積した表面を構築した．この表面は外部からの必要な情報のみを特異的に取り込む役割をしていることから，生体不活性と認識できる．このような性質を持つ表面を構築すると，医療機能性のみならず，バイオエンジニアリング全般に応用できるマテリアルが開発できると考える．さらには”生態系に優しい”という特徴を生かして環境問題をも解決できるハイパーマテリアルとなる

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化粧品に機能を付与するために様々なナノテクノロジーが活用されている。乳化粒子の大きさをナノサイズにすることで、透明で瑞々しい化粧水感触のクリームや化粧品薬剤のDDS技術を生み出し、また構造を光の波長の大きさでコントロールした素材やサブミクロン以下の粒子からなる粉末の活用が、ファンデーションや紫外線防御化粧品の開発で進んでいる。一方、これら素材の機能を最大化する分散技術の研究も重要さを増している。

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集積回路（IC）の微細加工を基本とするシリコンテクノロジーをセンサ/MEMSへ展開する利点は多い。各種センサ部とシリコン集積回路を一体化した“スマートマイクロチップ”が実現出来、より高精度・高機能化ができる。その中で医療・生体計測用のチップについて報告する。集積回路基板上にシリコンＶＬＳ結晶成長法でマイクロ・ナノサイズのシリコンプローブをアレイ状に一括選択形成できる。このマクロプローブは生体内神経細胞計測用の刺入型多チャンネル電極となる。

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カーボンナノチューブは、直径、電気伝導性、機械的強度の観点で、魅力的な材料であり、多方面で研究が精力的に行われている。我々は、走査型プローブ顕微鏡のプローブ探針先端に多層カーボンナノチューブを取り付けてその有用性を示してきた。また近年、電子放出源実現に向けた応用研究を行っている。それらの成果について講演する。

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走査型電子顕微鏡直接観察下でのナノマニピュレーションによるカーボンナノチューブ探針の作製プロセスについて紹介する．さらに，探針の特性について紹介するとともに，ナノメカニックスについて議論する．

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東京ガスでは２００５年２月８日に、固体高分子形燃料電池を用いた都市ガスを燃料とする家庭用燃料電池コージェネレーションシステム“ライフエル”を市場導入した。本家庭用燃料電池はＣＯ２排出削減、省エネルギーに貢献し得る高効率なエネルギーシステムである。本講演ではその特徴、開発経緯について紹介する。

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固体高分子形燃料電池では酸素還元反応の過電圧が大きく、本格普及の大きな妨げとなっている。本発表では、まず現在用いられている白金について時間因子を考慮した白金の表面状態変化と酸素還元触媒能の相関について述べる。次いで、新たに開発した遷移金属窒化物・酸窒化物・酸化物などの非白金系触媒の物性と酸素還元触媒能の相関について述べる。

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メタノールやギ酸を燃料とする燃料電池が注目されているが、その中核であるこれら分子の酸化反応機構はまだ十分に理解されていない。本発表では、ギ酸を定電流分解した時に観測される電位振動現象に焦点を絞り、時間分解表面増強赤外分光による表面反応ダイナミクスを議論する。

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Si(111)表面上一価原子吸着で形成する√3ｘ√3と√21x√21の2次元金属表面相は、高い表面電気伝導度が有し、また安定な合金金属であるので物性研究として大変興味深い。我々は光電子分光、STM、表面電気伝導測定などにより系の詳細なフェルミ面研究をこれまで行ってきた。その結果、電子輸送現象の詳細を解明し、世界初の表面状態ホール測定に成功し、さらに系のHume-Rothery型電子化合物としての安定性を突き止めた。当日はこれら一連の研究成果をまとめて報告する。

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本研究ではマイクロ4端子プローブ法を用いてSi(111)-sqrt7×sqrt3-In表面超構造の表面電気伝導を室温から14Kまで測定した。この表面は室温から低温まで金属的な表面バンドを持つことが光電子分光実験によって知られているのであるが、伝導度の温度依存性のデータから220K以下で金属から絶縁体に相転移した。また低温相では主にホッピング伝導が寄与していることがわかった。当日は、比較のため、sqrt7×sqrt3以外のIn誘起表面超構造の電気伝導度の温度依存性のデータも報告しながら、伝導メカニズムを考察する。

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TiO2の物性を支配する表面酸素欠損由来のTi 3d電子の空間分布をSTM、STSを用い原子スケールで直接観察した。さらにDFT計算を用い、その機構について解析した。その結果、Ti 3d電子は酸素欠損周りの５配位Tiに対して非局在化して分布していることが分かった。これは、これまで信じられてきた酸素欠損における局在化モデルとは異なり、我々はTi 3d電子の空間分布について新たなモデルを提案する。

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Si(111)-√3×√3-Ag表面上に金原子を蒸着して、Si(111)-√21×√21-（Ag＋Au)表面が形成するまでの各Au蒸着量でのSi2p内核準位を光電子分光法で調べてきましたので、その結果について発表したいと思います。

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紫外光電子分光法(UPS)は複数の原子サイトに渡って非局在化した価電子軌道からの光電子スペクトルである。有機デバイスなど基板表面に積層した有機分子の電子状態や構造を探るプローブとして重要な役割を担っている。これまでの理論では、光電子が周囲の原子で散乱される効果を十分に考慮しておらず多層膜や、基板の影響などの解析を困難にしていた。本研究では多重散乱理論によるUPSの解析からその影響について議論を行う。

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Si表面上のAgは、理想的な界面構造として基礎物理特性の研究が数多く進められてきた。しかしその中で、Si(111)表面に1/3原子層ほど吸着させたSi(111)-3x1/6x1-Ag表面はまだ十分な研究がされているとは言い難い。最近になって、この表面は100K以下の温度でc(12x2)相に相転移することが報告された。今発表では、このc(12x2)相の初めてのSTM観察の報告を行い、その実験結果から、3x1-6x1-c(12x2)相転移の機構に関する考察を行う。

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有機分子と固体表面との仕事関数に関する研究がセンサーや有機EL、太陽電池など応用面から重要になっている。本研究では、カルボン酸のCu(110)表面での吸着状態を反射赤外分光法及び、昇温脱離法、低速電子線回折を用いて明らかにした後、仕事関数の測定を行った。その結果、吸着状態の違い（分子の長軸が表面に対して垂直、平行に位置する）により仕事関数が変化することが実験的に明らかになった。

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表面はバルクより先に融解することが知られている。表面の融解現象を調べる事で、固体の融解現象の前駆過程を調べることが出来る。薄膜成長させた結晶金属の表面を反射高速陽電子回折及び反射高速電子回折を用いて調べた。温度に対する回折強度の変化を測定し、表面融解に至る構造変化について報告する予定である。

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原子間力顕微鏡で多層グラファイト平面上を走査した場合を考え、ナノサイズの突起が受ける力とグラファイト多層薄膜の動力学に及ぼす影響との関係の数値的研究を行った。ナノインデンテーション、摩擦力顕微鏡のシミュレーションを行い、探針-表面間の凝着、摩擦現象を議論する。特に探針を近づけると薄膜が探針に強く引き寄せられ、端が探針を包み込む形に大きく変形する事を見出し、ナノサイズの接触問題に新しい知見を得た。

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Ru(0001)上のアモルファス氷の薄膜層が結晶化する過程をHe原子線散乱法、反射赤外吸収分光法、及び等温脱離種計測（ITPD）による実時間同時計測により非破壊且つ無擾乱で高感度に計測した。アモルファス氷結晶化の開始は氷表面からではなく界面及びバルクから起こること，及び従来ITPDにより完全結晶化段階と考えられていた状態は氷表面の結晶化が起こり始めた段階であるに過ぎないことを直接的に明らかにした．

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均一な電子照射下におけるシリコン表面からの水素脱離評価を行った結果を報告する。不活性ガス（Ar）プラズマ中の電子を照射源として均一な電子照射を実現し、赤外吸収分光によるその場観察で定量的に評価した。このときの水素脱離の照射電子量に対する収量はSTMなどで得られている既知の値に比べて非常に大きい値が得られた。

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原子間力顕微鏡(AFM)の原子レベル加工をシミュレートするプログラムを開発し、ナノ探針による、試料表面に吸着した原子操作の動力学を調べた。グラファイト表面に単一の原子、複数の原子が吸着している場合を考える。先ず吸着原子の動力学が摩擦力マップの差分に反映する事、及び水平力曲線に現れる揺らぎを示した。次にランダムな位置に吸着した原子をAFM探針によって任意に位置に移動する加工のシミュレーションに成功した。

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8族遷移金属担持酸化ダイヤモンド触媒を用いた低級炭化水素の接触分解反応により、水素生成と同時に、繊維状炭素が析出することが報告されている。本研究では、遷移金属を担持したシリカ、酸化ダイヤモンド触媒を用いて、低級炭化水素の接触分解反応によりナノ炭素材料合成を試みた。そして、担持触媒と反応条件が得られる炭素材料の種類および構造に及ぼす影響を検討した。

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我々の研究グループでは、カーボンナノチューブ(Carbon NanoTube:CNT)をはじめとする新炭素系ナノ材料を合成する新しい方法として、固液界面接触分解を開発し、合成研究を進めている。この方法ではアルコール溶液中にて、簡単に、高速かつ高密度なカーボンナノチューブの成長を実現できる。本研究では触媒金属としてコバルトを使用した。そして炭素ナノ材料の反応制御ために生成物構造の合成条件に対する依存性を調査した。

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微少なナノスケールの間隙幅を有する単純な金属電極に外部電圧を印可することより、可逆的なスイッチング効果を発現することを見いだした。このスイッチング効果は外部電圧により間隙部の電極構造が変化することにより発現する。公演ではこの現象のメカニズム及び集積化した素子構造を紹介する予定ある。

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半導体薄膜は原子スケールに薄くなると、誘電特性がバルクから大きく変化すると言われている。本研究では、SiおよびGaAs薄膜の動的誘電関数を第一原理計算を用いて計算することで、半導体薄膜の誘電関数の膜厚依存性と偏光・膜方位に起因する異方性を明らかにした。

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本研究では、ジェリウム電極に働く力を、散乱状態を基にした第一原理計算手法を用いて計算した。ゼロバイアス電圧で電極間距離が原子スケールでは、計算した力は既報の研究と定性的に一致した。電極間距離が十分離れている場合のバイアス電圧印加時の力は、バイアス電圧に対し2次関数的となり、古典的な振る舞いをすることが見られた。講演では、近距離で働く力のバイアス電圧依存性についても議論する。

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Ni(110)表面に吸着したフォルメートにSTM探針から2.3V以上の電圧を印可すると、脱水反応が誘起されることが分かった。また印可電圧を高くするとさらに脱水素反応が起こった。Cu(110)基板において同様の実験を行うと、脱水素反応のみが観察された。STMからの電子注入によりC-H結合の切断が誘起され、生成したホットな二酸化炭素がCOに解離されるか否かにより反応の選択性が決定されることが示唆された。

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室温におけるSi(111)-7x7表面の飽和吸着酸素量の入射酸素分子の並進運動エネルギー依存性（0.03eVから2.3eVの範囲）を放射光を用いた高分解能リアルタイム光電子分光により調べた結果を報告する。酸素分子の並進運動エネルギーが約0.5eV以上の領域で、飽和吸着酸素量が増加することを見出した。通常の酸素ガスの暴露では進行しない並進運動エネルギーの増加により誘起される新たな酸素吸着過程を示唆する結果を得た。

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その応用性が注目されているチオフェン（C₄H₄S）でも特に、基板上に分子を規則正しく配向させることができるチオフェン自己組織化膜（SAM）に関する基礎的な情報は重要である。しかしその吸着構造に関しては不明な点が多く、成膜法の違いによって薄膜の構造が変化している可能性も示唆された。そこで本研究では、湿式法によって金基板上のチオフェンSAMを作成し、XPS、NEXAFSスペクトルを測定することからその吸着構造を考察した。

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金属酸化物の反応性に大きく関与するとされる表面水酸基の配列構造の制御を目的に二酸化チタン（１１０）面をモデル表面として用いた。ＮＣ-ＡＦＭ観察から、二酸化チタン（１１０）面において酸素原子が線状に抜けた欠陥構造と線状欠陥を持つ表面への室温での水の露出により、表面水酸基が線状に並んだ鎖状構造の形成を見出した。以上から、酸素欠陥構造の制御により表面水酸基の配列構造を制御可能なことが示唆された。

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(2x2)に再構成した酸素吸着Pt(111)表面に超音速メタン分子線を照射した際の反応過程を、熱エネルギーヘリウム原子線散乱(TEAS)法にて観測した結果、吸着酸素の被覆率が減少するのに伴って反応速度が増大するという特異な挙動を観測した。この挙動を、シミュレーションを用いて解析したところ、メタン関連吸着種が表面上を長距離に渡って拡散した後、酸素と反応して脱離したことが明らかになった。

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気相輸送法によって育成した強相関酸化物V₆O₁₃単結晶のへき開(001)面上に，プローブ陽極酸化法によって酸化パターンを形成した．加工は金属相である室温大気中において，コンタクトモードAFMの導電性カンチレバーに負バイアスを印加して行った．酸化パターンはバナジウム酸化物の末端組成である絶縁性のV₂O₅（d⁰）と考えられるので，陽極酸化法によって単一試料内に強相関金属とバンド絶縁体との接合構造を作製することが可能であることが示された．

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生体分子間相互作用力測定は生体システムを理解する上で重要な情報を提供する.我々は分子間相互作用力の直接計測が可能なAFMに着目し,生体分子固定法および計測法を検討した.本発表ではリガンド分子で修飾した直鎖状高分子をレセプタ分子によって架橋し,架橋された高分子複合体を引きはがす力をリガンド-レセプタ間相互作用力として見積もる方法を提案する.この方法によってavidin-biotin間相互作用力を約100pNと見積もった.

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我々のグループでは、分子生物学的手法と組み合わせることにより、走査プローブ顕微鏡技術をゲノム解析に適用する試みを進めている。今回は、走査型近接場光学原子間力顕微鏡（SNOM/AFM）によるゲノムライブラリークローンの染色体上へのマッピング手法の開発について報告する。これまでに、本手法により、異なる波長で蛍光標識した２種のBACクローンの染色体上の位置を光学顕微鏡の限界を超える分解能で検出することに成功している。

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高分子鎖は溶媒の種類によって形態が変化し、なかでも界面活性剤水溶液中で興味深い構造や挙動をとることが知られている。AFMによる力測定は二表面間に働く微小な力を測定することができる。本研究では、イオン性界面活性剤水溶液中でポリスチレン粒子-SiO2基板間に働く表面力距離依存性を測定し、ポリスチレン粒子表面の高分子鎖に対するイオン性界面活性剤の影響を調べた。

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液体ヘリウム温度から室温まで動作可能な、4探針STMを開発した。4つの探針はそれぞれ独立に動作可能で、これにより電気伝導度の温度依存性、その異方性の変化などが測定できる。講演では、装置の概要を解説し、この装置を用いて測定されたSi(111)-4x1Inの電気伝導度・その異方性の温度依存性を紹介する。

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XPSの化学修飾法は、他の官能基との化学シフトが小さいために通常測定では区別、定量できない官能基を定量する方法として知られている。　これまでにいくつかの技法が提案、実施されているが、反応の再現性や選択性、および修飾試薬のハンドリング性などの問題を有しているものも見受けられる。　今回、非共役の-Ｃ=Ｃ-二重結合の定量において、これら問題を解決した方法であるＯsＯ4付加法の基礎検討結果と適用例について報告する。

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　He*(2³S)を用いることにより、表面第一層を選択的に反映した像の得られる準安定原子電子放射顕微鏡(MEEM)の開発を行い、Ni(111)初期酸化過程の観察に適用した。

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これまで、Ｃ６０イオンスパッタリングにより有機物表面の低損傷前処理が実現することを報告してきた。今回、有機デバイス試料のＸＰＳ分析に対して、Ｃ６０イオンを用いたデプスプロファイリングをおこない、検討をおこなった。Ｃ６０イオンスパッタリングをＸＰＳデプスプロファイルに応用し、膜中でバルク組成に近い定量値が得られた。ＴｏＦ_-_ＳＩＭＳ分析結果との比較についても議論する。

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Au₃+, Au+とGa+の一次イオン源を備えたTOF-SIMS装置で、高分子材料を測定し、得られた二次イオン強度を評価し、Auクラスター一次イオンの有効性を検討した。単原子一次イオンを用いると、クラスター一次イオンを用いた場合に比べ、二次イオンスペクトルの分布のピークがシフトし、クラスター一次イオンによるフラグメト化の減少が認められた。またAu₃+一次イオンを用いた場合、Ga+, Au+と比べて、それぞれ約100-2600倍、約10-45倍に二次イオン強度が増加した。

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多種の炭化水素化合物が共存する潤滑油で添加剤の作用メカニズムを解明するため、同位体ラベル化合物を用いてLB膜を作製し、摩擦試験とTOF-SIMS分析を行った。その結果、トライボロジー特性は同位体を用いた場合でも変わらなく、同位体効果はみられなかった。また、TOF-SIMS分析の結果より、安定同位体に由来するフラグメントが観察され、そのフラグメントの強度比より、境界膜の構造を検討した。

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ドーパミン(DA)は、神経伝達物質として生体調節への関与が推定されているカテコールアミン類で、生体外に取り出すと通常の金属電極等では不可逆な酸化還元挙動を示す。また、アスコルビン酸(AA)共存下では、DAのみの同定・定量は困難である。本研究では、カルボキシル基などの官能基を持つチオール化合物の自己組織化単分子膜(Self-Assembled Monolayer : SAM)で修飾した金電極を用いて、DAの電気化学的高感度検出について検討した。

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我々は、非線形化学ダイナミクス由来の動的秩序を利用した固体表面上への自己組織化構造形成法の開拓を進めている。こうした動的秩序は一過性のもので反応が終ると消えてしまうが、これを電析反応や電極溶解反応などと組み合わせることにより、その履歴の電極（固体）表面上への固定化が可能となる。これにより複雑で規則性の高い微細構造をボトムアップ的に構築できる。本発表では、こうした取り組みの最近の結果を報告する。

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アルカンチオール、ジチオール、アリルアミンなどの有機分子膜は、膜と下地間の格子不整合などで応力を作る。また、有機分子膜に、イオン照射や紫外線照射を行うと、膜の構造が変わることによって、応力の値も変わる。イオンや紫外線をを部分的に印加し、応力分布を作る。

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