二酸化バナジウム(VO₂)は68°C前後で4桁以上の抵抗変化を伴う絶縁体−金属転移を示し, スイッチング素子や発振素子としての応用が期待されている. 今回我々は, 透明導電膜であるITO上にVO₂薄膜をICP支援スパッタ法を用いて堆積させ, VO₂/ITO積層素子を作製し, その電気特性を評価した.

典型的な水素結合系である水クラスターは主に中赤外領域で分光学的に研究されてきた. しかし遠赤外領域の分光研究の報告は僅かである. 私たちは超高真空下での中・遠赤外分光により, NeおよびArマトリックス中に分離したD₂Oクラスターを観測した. 吸収強度の蒸着時間依存性を中・遠赤外領域で比較すると共に, スペクトルの希ガス種依存性を吟味し，遠赤外吸収ピークの帰属を決定する．

KEKでは2018年にPFリングの挿入光源U#19を更新し、その真空チェンバには非蒸発型ゲッター（NEG）コーティングを施した。リング内で活性化を行い、ビーム負荷のない状態とある状態で残留ガス分析計を用いて排気と光刺激脱離の特性評価を行った。2019年にはcERLにおいて中赤外自由電子レーザー計画が開始され、NEGコーティングを採用した2台の挿入光源を設置する予定である。

イオンビームの照射により発生する二次電子を増幅するため、ステンレスメッシュを重ねたアセンブリを作成した。これらを用いて得られたデータをイオンならびに電子をステンレスにあてたときの二次電子放出と幾何学に基づいた考察を施すことによって，高度な数学を用いず，特殊な材料研究にも偏らず，一般理系向けにも役立つ研究テーマとした。

電子線照射により刺激脱離したアルカリハライド表面は照射量に応じて１原子層ずつ剥離するように脱離する。電子刺激脱離したKBr表面に15keVの陽子を斜入射し，表面原子の脱離周期に応じて振動する散乱強度を電子線のエネルギーや電流密度，試料の温度を変えて調べた。

ドーパミンなどの生体分子は、様々な生命活動の調節を行っており、生体活動により増減する事が知られている。これらの生体分子は、通常の金電極上では不可逆な酸化還元反応を示す。 カルボキシル基やアミノ基を有するチオール化合物の自己組織化単分子膜(SAM)によって修飾し、金電極表面の機能化を行った。様々なチオール修飾金電極をもちいて、生体分子の電気化学的挙動について調査した。

プラズマアシスト蒸着法によって形成されたノンドープ酸化チタン薄膜の透明導電膜への応用について検討してきた。酸素プラズマ濃度と基板バイアスを変化させて成膜したところ酸素濃度40％、基板バイアス-40 Vのとき透過率は60％程度で、抵抗率が10^-4 Ωcm台まで低下することが分かった。基板バイアス依存性について当日、詳細を報告する。

グラフェンナノリボンの形成方位を規定するために、Si(110)-16×2再構成構造表面上でグラフェンナノリボンの合成を行った。先駆物質には10,10'-dibromo-9,9'-bianthraceneと 6,11-dibromo-1,2,3,4-tetraphenyltriphenyleneを用い、それぞれから合成されたグラフェンナノリボンの構造を走査型トンネル顕微鏡(STM)も用いて計測した。

アルミニウムドープ酸化亜鉛薄膜(AZO)は、低抵抗率及び高光透過率を有することから透明導電膜の代替材料として期待されているが、マグネトロンスパッタによる大面積における抵抗率の径方向不均一性が問題になっている。本研究では、glass基板上にAZO薄膜を堆積させ、その後、その場アニールを行なった。本発表では、その場アニールがAZO薄膜の電気的特性及び結晶構造に及ぼす効果について検討する。

強磁性体とトポロジカル絶縁体とのヘテロ接合では磁化がトポロジカル絶縁体側へ染み出す現象が報告されているが、その起源の詳細は明らかでない。今回我々は表面状態と磁化の染み出しとの関係を明らかにするため、トポロジカル結晶絶縁体SnTeとトリビアル絶縁体PbTeそれぞれについて強磁性絶縁体EuSとのヘテロ構造を作製し、偏極中性子反射率法により磁化の深さ分布を調べた。講演では詳細な実験結果を紹介・議論する。

本研究では、スパッタ法で作成したシラス薄膜の抗菌性の有無を評価した。これまで、シラス薄膜の抗菌性は示されたものの、結果の再現性が得られなかった。そのため、操作方法の再検討や、シラス薄膜の成分化学組成を変えるなどして、抗菌性が期待される薄膜作製を行った。その結果、薄膜中に存在するアルミナの成分化学組成比の分布がバッチ間およびバッチ内で異なり、抗菌性の結果はその分布に起因することがわかった。

有機半導体は、イオン液体との界面に高密度の電子二重層を形成することで、省電力動作する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）としての応用が期待されている。本研究ではｐ型有機半導体（単結晶性Ｃ９−ＤＮＢＤＴ−ＮＷ）薄膜のイオン液体との界面の電子状態を、減衰全反射遠紫外分光により解析した。その結果、界面キャリア注入に伴うＦＥＴの動作に応じた電子状態変化が観測された。量子化学計算の結果と併せて議論する。

近年、近赤外線領域の光学積層ﾌｨﾙﾀｰにa-Si:Hの成膜が求められているが光学吸収特性に課題があった。そこで我々はDCｽﾊﾟｯﾀﾘﾝｸﾞ法によりa-Si:Hを成膜し光学ﾌｨﾙﾀｰへの適用可能性を検討している。H2添加及び加熱成膜により光学吸収係数k(λ940nm)は<1E-3となり光学ﾌｨﾙﾀｰへの適用可能性が示唆された。高水素分圧条件にて懸念される光劣化特性の評価と合わせて報告を行う。

フォトクロミック分子の光異性化反応を利用した有機メモリバイスの実現には、均一分子膜の固体基板への展開、固体と接した分子のスイッチング機能の制御など、技術的な課題が必須である。本発表では、ジアリールエテン誘導体を貴金属に(111)表面に真空蒸着して得られる構造、気液界面で製作し基板へ転写し得られる膜構造を走査型プローブ顕微鏡で観察した結果を報告する。

Bi₁Te₁は2 quintuple-layer (QL) Bi₂Te₃とbi-layer Biの超格子であり、起源の異なる2つのトポロジカル表面状態を併せ持つ。そのため、起源となる対称性を破ることで対応する表面状態を独立に制御できると期待される。 今回我々はBi₁Te₁薄膜の作製に成功、その表面電子状態を角度分解高電子分光で測定し、1QLおよび2QL-Bi₂Te₃終端Bi₁Te₁のバンド計算と比較した。

In view of verifying the influence by defects on the structure and electronic properties, a monolayer MoS₂ irradiated with low energy Ar⁺ ion beam is evaluated. After Ar⁺ ion irradiation, both of the line widths of E_2g and A_1g peaks for Raman spectroscopy increase and become broader as increasing of irradiation time. It is mainly attributed to increasing of the contribution of the satellite peaks caused by the introduction of defects. Interestingly, the effect of the irradiation is more significant for E_2g in spite of less influence of charge transfer by molecular adsorption on which A_1g peak is much more sensitive due to its large electron-phonon coupling. As increasing of the irradiation time, the intensity of the peak around 1.86 eV in photoluminescence (PL) decreases significantly with the emerging of a tail at the lower energy side, and the peak around 1.35 eV assigned to the emission related to impurity levels also rapidly decreases upon ion beam irradiation.

気液界面を利用すると、機能性有機分子を自己組織化によって薄膜化することが可能である。真空蒸着で得られる膜構造とは異なる場合もあり、形成機構は完全には理解されていない。本研究では周期的に孔が配列する2次元構造が期待される分子を選択し、展開液の溶媒種、展開する液量、表面張力等を変化させ膜を作成した。固体基板に転写後、原子間力顕微鏡（AFM）により構造観察を行なった結果から、膜作成の最適条件を議論する。

表面構造に敏感な電界放出現象によって高偏極度の電子線を放出させる場合，表面の清浄化と構造の同定が不可欠である．本研究では，理論的にフェルミ準位で100%のスピン偏極度のハーフメタル強磁性体の１つであるホイスラー合金Co₂MnGaを用いたエミッタを作製した．その表面を水素誘起電界蒸発によって清浄化し，電界イオン顕微鏡による表面構造観察，および放出電子のスピン偏極度について報告する．

Nb/Al-AlO_x/Nbジョセフソン接合を流れる超伝導電流は、外部磁界によって変調される。接合面に平行なH_x, H_yの二方向から外部磁界が印加された場合は、接合を流れる超伝導電流の磁界変調特性は、H_x方向とH_y方向の二方向にフラウンホーファーパターンが観測される特性となる。本研究では、接合面に垂直なH_z磁界も印加して超伝導電流の磁界変調特性を測定した。

白金(Pt)電極のナノギャップ電極は873 K の高温環境下で抵抗スイッチ効果を発現する．本研究では，873 K以上の超高温領域でのメモリ保持特性を調べ，超高温領域において抵抗スイッチ効果を阻害するメカニズムを明らかにするとともに，シリコン酸化膜と白金電極間の接着層により阻害原因となるPt原子拡散を抑制することが可能であることを明らかにした．

近年、SEMは1 kV 以下の低入射電圧で試料表面の反射電子組成像が取得可能となっている。しかし、その組成像のコントラストは必ずしも試料の平均原子番号や密度に対応せず、従来の数kV以上の入射電圧時で得られた組成像と比べてコントラストが反転するといった現象も見られた。本研究ではAESを利用して、組成像を形成する信号量の入射電圧依存性を調べることで、これらのコントラスト反転現象の解明を試みたので報告する。

We develop a cost-effective, reusable and efficient composite ceramic structures using anodized aluminum oxide (AAO) membrane and Titanium nitride (TiN) nanoparticles (NPs) to form “nanoscale solar steam generator.” This composite structure traps the absorbed solar energy at the composite-water interface to enable effective steam generation while suppressing the unnecessary heating of the subsurface water. Our studies have shown that photothermal performance of the TiN-AAO can be optimized by adjusting the pore diameter and TiN thickness. This structure has 92% steam generation efficiency under solar irradiation of 100 mW cm^-2. We have presented the mechanism of nano-heating, effects of the capillary action of water, as well as the thermal management in the AAO-TiN and polystyrene (PS) sheet system. A thermal insulation by a PS sheet was effective in improving the water evaporation speed. The proposed low cost and concise design make our material an excellent candidate for the portable solar steam generator.

分子間相互作用は分子間距離、グレインサイズ、基板との吸着距離に依存し、電子状態に影響を与える。先行研究よりグラファイト上のペンタセン単層膜系で温度や蒸着量制御により薄膜構造と電子状態の相関を調べ、分子間距離が強く電子状態に影響することが示唆された。本研究では、ペンタセンと化学構造が酷似したADTで同様の実験を行った。分子形状の差異から、集合構造及び電子状態の違い、電子状態を決める要因を議論する。

我々はイオンチャネルを人工脂質二分子膜に包埋した再構成系に基づく薬物スクリーニング系の開発を目指しており、シリコン(Si)微細加工に基づく 安定な脂質二分子膜の構築や、イオンチャネルの膜への包埋促進について報告してきた。今回、この膜系を、無細胞合成系を用いて合成した hERG チャネルに展開し、このチャネルに対する薬物副作用の定量化を試みたのでここに報告する。

硬X線光電子分光法の特徴の1つである数10 nmに及ぶ光電子脱出深さを利用して、全固体蓄電池用operando硬X線光電子分光の計測技術の開発を行い、ポストリチウムイオン電池の一つとして注目されているフッ化物シャトル電池に適用した。固体電解質基板上に成長させたCuモデル電池を充放電させながら測定を行い、充放電過程でCu 2pとF 1sからCuF2の生成と分解を2元素同時に観測した。

産総研と海外の研究機関が協力し、²⁸Si同位体濃縮単結から得られた1 kgの球体に含まれる原子の数を、国際キログラム原器の質量安定性を超える精度で測ることに成功した。このデータなどを用いて、キログラムの定義を130年ぶりに改定することがメートル条約の総会で2018年11 月に採択された。本講演では定義改定に貢献した計測技術を紹介しながら、新しい定義改定が拓く微小量計測技術などについて展望する。

半導体は現在開発の方向が大きく３方向に分かれている。(1)More Moore(2)More than Mooreと(3)Beyond CMOSだ。そして2030年には半導体微細化はいよいよオングストローム世代を迎え、「表面と真空技術」を応用した新しい革命技術が期待されている。半導体の過去・現在・未来を俯瞰し、表面技術や真空技術に今後どのような進化が望まれているかを大きく俯瞰する。

Control of optical properties of single molecules by plasmonic nanostructures is an important issue in plasmonics and nanophotonics, particularly valuable for the development of molecular optoelectronic devices and ultrasensitive high-resolution microscopic techniques. The nanocavity defined by the coinage-metal tip and substrate in a scanning tunneling microscope (STM) can provide highly localized and dramatically enhanced electromagnetic fields upon proper plasmonic resonant tuning, which can modify the excitation and emission of a single molecule inside and produce intriguing new optoelectronic phenomena. In this talk, I shall demonstrate two STM-based phenomena related to single-molecule optical spectroscopy.

昨年度のキックオフシンポジウムに続き、今回はつくば地区で活躍する女性研究者を招き、第２回ダイバーシティシンポジウムを開催します。シンポジウムを通じて、会員の皆さんには科学における多様性確保の重要性について、ぜひ考える機会を持っていただきたいと思います。越えるべき壁は女性会員数の「数値の壁」ではなく、男女が真に対等に協力し、ともに活躍できる社会の実現であると思います。多数のご参加お待ちしています。

分子エレクトロニクス分野は、デバイスの小型化や複合機能化などの実現への期待から注目を集めている。特異な電気・磁気機能を発現する分子の集積化は、ナノテクノロジー分野におけるボトムアップアプローチとして多くの研究がなされている。本研究では分子性導体を利用して作製した分子性ナノコイルの構造と物性の相関を明らかにした。

水中における生体由来分子と接触する界面はバイオインターフェイスと呼ばれ、医療機器、細胞培養、医薬品製造、再生医療分野に用いられる開発要素の一つである。そのため、ライフサイエンス分野の素材開発においてその創出は必要不可欠である。多様な素材と細胞接着相関、表面処理技術による設計、フッ素化学技術を活かした細胞接着／非接着制御技術への深化など、バイオインターフェイス開発の取り組みについて報告する。

透過型電子顕微鏡（TEM）は、原子レベルで観察できる計測技術である。しかし、鏡筒内を真空に保たったままの観察になるため、材料の実働環境下での観察のためには、TEMの観察環境を制御するその場観察技術が必要である。私達も、触媒材料のその場観察のために、ガス雰囲気下で加熱ができるTEM試料ホルダーシステムを構築してきた。本発表では、その試料ホルダーシステムとそれを用いたその場TEM観察例を紹介する。

カーボンナノチューブに代表されるナノカーボンは、多様な形状が存在し、そのユニークな特性から近年様々な分野に利用されている。特に、数千個のホーン型カーボンが放射状に集まったカーボンナノホーン集合体（ＣＮＨｓ）や、ＣＮＨｓが数ミクロン繋がった形状のカーボンナノブラシ（ＣＮＢ）は高分散性、高比表面積、導電性を併せ持つ新材料である。本講演では、これらのナノカーボンの材料技術とデバイス応用について紹介する。

リン酸カルシウムは生体材料の表面改質剤として有用である。過飽和溶液を反応場とするリン酸カルシウム成膜技術（過飽和溶液法）は常温・常圧でも実施可能な温和な表面改質法であるが、低い成膜速度に課題があった。近年演者らは、過飽和溶液法にパルスレーザープロセスを組み合わせることで、より迅速なリン酸カルシウム成膜技術を開発した。本講演では、演者らのリン酸カルシウム成膜技術とバイオメディカル応用研究を紹介する。

日本のような温暖湿潤な環境下でカビは、線状に並んだ複数の細胞からなる菌糸の伸長と分岐を繰り返し増殖する。菌糸は強く接着していることが多く、カビの除去は困難にしている。植物感染性カビにとって接着は植物への感染の成功に重要である。植物病原性カビの研究から、カビが表面特性を認識して菌糸の接着性を変えることが示唆された。この知見を生かし、化学修飾によりカビが接着しにくい表面の作製を行った。

各々のコンフォメーションは1-数kcal/molの比較的小さいエネルギー差をもって制御されるが，これは巨大分子であるタンパク質の高効率な機能発現にとって重要である．一方，薬などの小分子では，これまでは，コンフォメーションをむしろ固定する手法が多くとられてきた．小さなエネルギー制御を必要とするコンフォメーション制御は小分子では簡単ではないが，低次元場である界面を用いることで可能となることを示す．

プラスチックフィルム表面への溶液プロセスによる酸化物デバイス形成は、基材フィルムを損傷させることなく酸化物の機能を発現できる焼結プロセスにフィットした前駆体材料インクの設計や低温焼結プロセスの開発により実現している。本講演では、前駆体インクの設計指針や、重ね刷り・エッチングレスパターンイングが可能な印刷技術を利用した酸化物積層デバイスの形成技術について紹介する。

小口径のビームパイプが求められる次世代放射光源や超伝導電磁石を用いる衝突型加速器では、非蒸発型ゲッター（NEG）コーティングのもつ高い実効排気速度、低い光刺激脱離（PSD）特性、および低い電子放出特性の利用がますます重要になる。そのような高度な加速器への応用を見据えて、150nm薄膜や77K低温環境下でのNEGコーティングのPSD特性と光電子放出特性をKEK-PFの放射光ビームラインで測定した。

測定雰囲気の気体の粘性及び分子量に依存する水晶振動子の電気的インピーダンスを利用した、水素センサおよび漏洩水素濃度計を基としたプロトタイプを開発した。このプロトタイプは水晶振動子を含むセンサ部と水素濃度を表示する表示・電源部とから構成される。通常の水素エネルギー社会関連の施設において使用できる、第一段階のプロトタイプの性能について述べる。

気体の屈折率は圧力に比例する。屈折率は、気体の種類がわかっている場合には、真空とガス中の光の波長から求められる。本研究では、気体の屈折率計を利用した光学式圧力計を開発した。気体には窒素を、光源には波長約633 nm の外部共振型半導体レーザを利用した。光学式圧力計と校正された圧力計を10 kPa から100 kPa の圧力範囲で比較した結果、圧力計の校正の不確かさの範囲内で計測値が一致した。

溶接欠陥のリーク箇所を通過するリーク量を、定容リーク量計を用いて正確に測定した。欠陥に加えた圧力が100 kPaのときのリーク量は1.8x10^-3 Pa m³/sであった。その圧力を10 kPaから100 kPaの間で変化させたとき、圧力を上げる方向と下げる方向とでは、同圧力でもリーク量に最大10%の差があった。そのような特性は、細管を用いた標準リークでは見られなかった。

大電力パルススパッタ(HPPMS)は数100Hzのパルス放電をduty比10%以下でカソードに印加し、瞬時電力を上昇させてプラズマ密度を高め、スパッタ粒子のイオン化を促す手法である。我々はHPPMSの電力波形や電極構成に工夫を加え、緻密な構造を持つ金属膜堆積や、高融点金属の微小な錐構造の形成にこれらが有効であることを示してきた。本講演では以上を概観し、現在実施している研究についても紹介する。

絶縁膜のスパッタ法による成膜は，アーキングという問題が抱えている。HiPIMS法を用いたDLC成膜におけては，ターゲットの電気抵抗率が低いときアーキングの低減は確認されているが，パルス条件の最適化は行われていない。そこで本研究では，バイポーラHiPIMS法を用いたDLC成膜時のアーキング特性に及ぼすパルス幅の影響について調べた。その結果，パルス幅が短いとき，アーキング率が低くなる傾向が確認された。