溶媒蒸発により生じるDNAと銀ナノ粒子の自己集合を用いて構築される金属ナノファイバの光学特性を報告する。金属ナノファイバのプラズモン共鳴はファイバ軸方向に強く生じ、銀ナノ粒子が一次元的にナノファイバ中で結合していることが示唆された。金属ナノファイバのラマンイメージを行い、金属ナノファイバからの強いSERSシグナルの観測を行った。

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コロイドプローブ原子間力顕微鏡法による表面力測定および和周波発生振動分光法により非極性溶媒であるシクロヘキサン中のシリカ表面に吸着した水の構造・特性の評価を行った。水飽和濃度において厚さ50 nmにもおよぶ水素結合によりつながった規則構造をもつ水吸着層が形成されることを見いだした。

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AFMのフォースボリュームモード測定で得られたフォースカーブを使ったナノ力学物性マッピングにより、IR/SBRブレンドポリマーの粘弾性挙動の違いを調べた。走査速度条件を変えることでSBR相上でフースカーブが著しく変化する。各相の粘弾性挙動の差が最も大きくなる速度は9.8μm/sであった。室温測定ではSBR相に速度依存が見られたが、測定温度を変更した、より広い範囲での測定で、IR相の挙動も解析する。

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近年の表面分析技術の進展は，毛髪表面の変化に対する理解を深め，表面改質技術の開発を推し進めている。我々は，毛髪表面におけるダメージについて継続的な研究を行ってきている。本発表では，日常的なダメージによる毛髪表面の変化について，特に毛髪最表面に存在する脂質の変化について述べ，そのダメージを改善するための毛髪表面改質研究を紹介したい。

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タンパク質は、構造を取ることで機能を発揮する。癌抑制因子として知られるp53は、定まった構造を取らない変性領域を含む『天然変性タンパク質』である。p53はDNAに特異的に結合することにより機能を発揮するが、その過程における変性領域の詳細な役割は明らかになっていない。本研究では、一分子の挙動をナノレベルで観察することのできる走査プローブ顕微鏡を用いてその過程を明らかにすることを目的としている。

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グラフェン酸化物はバイオセンシングへの応用が期待されている材料である。我々は脂質二重膜中の分子挙動を調べるためグラフェン酸化物上への脂質膜形成を行ってきた。現在は蛍光プローブとして量子ドットを用いて、グラフェン酸化物上に形成した脂質膜の性質と蛍光クエンチ機能の距離依存性を評価することを目指している。本講演ではグラフェン酸化物上に形成した脂質膜への量子ドットの修飾、および観察結果について報告する。

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グラファイトを単層剥離した二次元シートのグラフェンは、機械的強度に優れ化学修飾が容易なことから非常に有望である。本研究ではグラフェン表面からATRP法を利用してカチオン性ポリマーを成長させ、ポリイオンコンプレックスによるソフトマテリアルからプレス法を用いて薄膜を作製し、その物性の評価を行った。

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COMPRO (Common Data Processing System)は電子分光法で取得されたスペクトルデータ解析ソフトであり，表面分析研究会のホームページからダウンロードできる。今後分析精度を向上させるためには，シミュレーションが重要となってくると予測されており，COMPROにもいくつかのシミュレーションソフトが組み込まれている。今回は，それらシミュレーションソフトの概要を説明する。

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積層膜や合金において、下層に存在する元素や微量含有元素が表面に偏析する現象の観察には、AESやXPSが威力を発揮してきた。表面偏析現象は、耐食性や接合性の向上に役立つ反面、拡散バリアの無力化などの問題も引き起こす。本公演では、講演者が開発した、金属積層膜において下地金属が膜表面に偏析する場合に元素と元素の組み合わせによる偏析現象の有無を予測する方法とそのシミュレーションソフトについて紹介する。

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NIMS物質・材料データベース(MatNavi, http://mits.nims.go.jp/)は、2003年から発信している世界最大級の無料のオンライン材料データベース(DB)で、シミュレータとしては複合材料熱物性予測システム、高分子物性推算、金属の表面分析、計算科学データで電子構造計算DBがあり、そのDBとして無機材料DB(AtomWork),高分子DB(PoLyInfo) 等がある。

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表面分析としての電子分光技術は，近年の分析装置の高性能化に伴い豊富な実験データが短時間で得られるようになった。一方，その実験データを元にした物性解釈は解析者の知識と経験に頼る部分が非常に大きく，分析の現場では解析熟練者の不足が問題となりつつある。この状況下で，データ解釈の支援ソフトウェアのニーズは増えており，それを支えるシミュレーターやデータベースの重要度は高くなっている。今回その現状と将来の展望を概説する。

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分析対象に関する知識が限定された状況でも非弾性バックグラウンド解析が可能な手法を開発している。このアプローチの必要性は、表面分析の本来の目的が組成や構造が不明な試料の分析であることから明らかである。本講演では、IMFPのみが既知である場合、バックグラウンド最適化法を用いて試料固有のバックグラウンド形状やピーク強度を取り出す方法を述べる。

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AESの高空間分解能化に伴い，AES分析中に起きる試料表面の損傷が問題となっている．本講演では，損傷評価等の国際標準化に向けて行っている，SiO<SUB>2</SUB>表面の電子線誘起損傷過程の解明に関して得られた結果を紹介する．また，損傷の予測や評価に必要なデータベースの構築，測定手順の一般化，シミュレータが果たすであろう役割などについても議論する．

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表面電子分光における定量や情報量域の推定に重要な電子の非弾性散乱を記述する非弾性平均自由行程，阻止能，脱出深さ，有効減衰長さ等のデータベースの開発状況とその応用について解説する。

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表面分析（XPS,AES）で使用されるArイオンで、状態変化が生じる化合物とその変化の把握が解析上重要である。本研究は、イオン損傷は生じないとされる「ZrO₂」について、XPSを用いて検証を行った。その結果、Ar照射によって「ZrO₂」はイオン損傷が生じ、「Zr⁴⁺」の他に3つの価数のZr成分が現れることを確認した。さらに、その状態（組成）変化は、照射するArの加速電圧で異なることを確認した。

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EPMAにおける非導電性試料の測定は導通を確保するため、一般的にカーボン蒸着処理を行う。EPMAは広く材料の評価に利用されているが、低加速電圧領域における定量性の問題点は解決されていない。低加速電圧領域における定量誤差の一つとして、標準試料と未知試料の蒸着膜厚の違いによる影響が考えられる。モンテカルロ法により蒸着膜厚の変化により各種材料に与える影響について検討した結果を報告する。

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Rutile TiO₂ (110) surfaces were covered with ultra-thin SiO₂ films using physical vapor phase deposition method of heating them in a quartz cell in air. We found that their hydrophilicity was improved with increasing deposition, which was evaluated by contact angle measurement of a water droplet. We analyzed their surface compositions and structures by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) and frequency modulation atomic force microscopy (FM-AFM); the grown patches of SiO₂ layers seem to play a key role in enhancing the hydrophilicity.

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表面プラズモン(SP)を利用したInGaN系量子井戸(QW)の青色発光の増強には、Agが有効であるが、Ag-QW間距離は10nm以下でなければならず、デバイス形成が困難になる。そこで今回SPの しみ込み長が比較的長いAlの利用を試みた結果、Al-QW間距離が40nmでも70倍の増強を確認した。更にAgでは増強が弱い緑色発光でも40倍もの増強を確認した。これらをもとに発光増強機構について議論する。

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金属表面では、表面プラズモン共鳴(SPR)現象によって電場増強が起こることがわかっている。一方で、金属表面ではエネルギー移動による蛍光消光が生じる。そのため金属表面での蛍光強度は金属表面からの距離に大きく依存する。本研究では、金属薄膜あるいは金属微粒子二次元結晶シートと蛍光微粒子との距離を、絶縁材料からなるスペーサーによって調整することで、上記２つのSPR基板における蛍光増強現象について比較した。

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表面フォノンには表面の構造や結合状態が現れる。我々はH:Si(110)-(1×1)表面を開発し、その表面フォノン分散の測定に初めて成功した。測定にはHREELSを用い、第1、2ブリルアン・ゾーンで異なるモードを観測した。これは映進面によってフォノンの存在する波数領域がモード毎に異なるためである。講演では、理論計算の振動モデルとも比較し、映進面を反映した表面フォノンの特異な振動状態について考察する。

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Siは間接遷移型半導体であるが、微弱ながら1.10 eVにTOフォノンと結合した自由励起子(FE)発光が観測される。我々は超高真空下で長波長領域のフォトルミネッセンス測定（InGaAs PMT）を行うシステムを立ち上げ、83 KにてFZ-Si(111)からのFE発光強度の真空加熱依存性、及び水素雰囲気加熱依存性を調べた。as-received試料を真空加熱すると約400℃で発光強度は初期の4倍に増加し、600℃以上でほぼ0となった。TPD測定ではこれらの温度で主に水素脱離が観測された。その後、水素雰囲気加熱を行うと発光強度は初期に戻った。我々は、表面、及び表面近傍における欠陥サイトへの水素終端の様相が、PL強度に密接に関係しているものと考えている。

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従来、半導体表面の状態がその発光特性に影響を与えることが示唆されているが、超高真空下で制御された秩序(清浄)表面をもつ試料での発光特性評価の研究例は極めて少ない。我々は、代表的なワイドギャップ半導体GaN(0001)単結晶自立基板を用意し、2種類の表面清浄化処理により異なる制御表面を作製し、清浄化前後における発光強度の超高真空下その場評価を80 Kで行った。表面処理により、最大120倍にバンド端の発光強度が増大した。表面での無輻射遷移、バルク中の水素状態に起因する発光増大のメカニズム、半導体の表面が発光に及ぼす影響を議論する。

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導電性高分子として有名なP3HTは、熱処理によって特性が向上することが知られているが、その条件は温度と時間のみで、その後の冷却速度は問題にされないことが多い。しかし、P3HTは高温下で液晶状態をとる液晶性高分子であり、ガラス転移温度付近を徐冷することにより結晶性を向上させることが期待できる。今回、我々はP3HTを熱処理後に徐冷させ、その効果を有機トランジスタの移動度とXRDにより評価した。

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近年、低コストで薄型・軽量かつ大面積なフレキシブルデバイスを簡便に実現させる可能性を持つ有機薄膜トランジスタ(OTFT)に関する研究が盛んに行われている。分子ドーピング技術の利用は、一般的なOTFTの特性向上を妨げる主な要因となっている、金属/有機界面における接触抵抗の影響を低減させる方法の一つとして挙げられる。そこで本研究では、電極としてF4TCNQドーピング層を用いたOTFTを作製し評価した。

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GeO₂／Ge(100)は、次世代の高移動度トランジスタにおいて鍵となる構造である。しかし、GeO₂はSiO₂とは異なり、吸水性や透水性といった特異な性質を持つ。Geを用いたデバイスプロセスを開発するためには、気中の水分がGeO₂の濡れ性や膜質に与える影響を明らかにする必要がある。本研究では、放射光を光源とし、湿度可変条件下でのXPS観察により、吸着水／GeO₂／Ge(100)構造を調査した。

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ガスソースMBE法を用い，モノメチルゲルマン(MMGe)を基板温度をパルス制御しながらSi(001)上へ供給しGeナノドットを作製した．MMGeに含まれるCは成長初期にSiとのアロイ層となり，Si c(4×4)構造を形成することで高密度なドット形成に成功した．さらにモノメチルシラン(MMSi)を用いてワイドギャップ材料のSiC層でキャッピングすることでSiC/Ge dot/SiCx構造を作製した．

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白金ナノ粒子の触媒を利用して高エネルギーH₂Oを生成し、亜鉛原料であるDMZと反応させることでZnOプリカーサを生成し、ZnO結晶膜を成長させた。ヘテロエピタキシャル成長であるため、成長初期の膜には高密度の欠陥が存在すると考えられる。そこで成長初期の膜と成長後の上部の膜について成長方向に対する変化を調べたので報告する。

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我々は、これまでPtナノ粒子表面での触媒反応により生成した高エネルギーH₂Oを用いたCVD法によるZnO決勝膜の堆積を試みてきた。本研究ではガラス基板上への良質なZnO結晶膜を成長するため低温バッファー層挿入の効果を調べた。特にバッファー層成長条件によるZnO膜の結晶性、配向性、電気伝導特性への影響について調べた。

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水素終端ダイヤモンド表面はｐ型伝導を示すが、最近の我々の(100)基板を用いた研究により、300 ppm以上の高濃度NO₂ガスへの暴露が、大気暴露に較べて高いホール面密度（p_s）と低いシート抵抗（R_s）を与えることが分かった。本研究では、この高濃度NO₂ガス暴露を(100)、(110)、(111)の異なる面方位の水素終端ダイヤモンド表面に適用し、得られるp_s、移動度（m）、R_sを比較した。

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水素化アモルファスシリコン（a-si:H）薄膜にホウ素（B）をドープすると、含有水素量が減少することが知られている。この現象が薄膜成長の表面反応などによるものでなく、成長後の薄膜中からの水素脱離によることが、赤外反射吸収分光法による成長中および成長後におけるその場観察で明らかになったので報告する。また、この水素量減少を抑制するとされている炭素添加の効果についても考察を行う。

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種々の層状ケイ酸塩を用いた膜材料を開発した。膜材料は、耐熱性、ガスバリア性に優れており、特に合成層状ケイ酸塩を用いることにより、透明性を実現することも可能である。TEM、プローブ顕微鏡、XPS、エックス線回折等の分析装置を用いて膜の微細構造を分析し、ガスバリア性の発現との関係等を議論した。

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金属単結晶基板Au(110)ならびにPt(110)の(2x1)再構成表面上にパルスレーザー蒸着法を用いてコバルト酸リチウム(LiCoO₂)薄膜を作製しその構造評価を行った。その結果、LiCoO₂のc軸が基板表面の{111}マイクロファセット面に平行あるいは垂直となるように成長しており、基板表面の再構成により形成される微細構造が薄膜の配向性に強く影響を与えることが明らかとなった。

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酸化チタン光触媒の光触媒活性の支配要因の解析は重要な研究課題である。支配要因のひとつと考えられている結晶（アモルファス）の組成の解析は、粉末X線回折（XRD)によることが多いが、特にナノメートルサイズの微粒子については、未だ不明な点が多い。本研究では、市販酸化チタン試料について詳細なXRD解析を行うとともに、結晶組成と活性の相関について検討した。

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光触媒においては、固体表面だけでなくバルクの性質も活性に影響を与えるので、結晶の組成も重要な因子である。アナタース―ルチル混合酸化チタンとして知られるEvonik P25はアモルファスを含んでいると考えられているが、その結晶とアモルファスの精密な定量はまだなされていない。本研究では、P25およびこれから単離したアナタースおよびルチル試料をつかって結晶の組成を解析するとともに、光触媒活性におよぼす影響を検討した。

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Ｔhe low exciton separating efficiency at the organic-inorganic interface is a major problem limiting the power conversion efficiency of hybrid solar cells. To solve this problem, we used the PCBA to modify the TiO2 surface. The carboxylic group in PCBA can react with the –OH group on TiO2 surface to form a self assembled monolayer which is confirmed by the water contact angle experiment and infrared spectrums. On the other hand, the C60 group in PCBA can enhance exciton separation efficiency at the organic inorganic interface.

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有機太陽電池は、大面積作製可能、コストが低く、環境に優しいなど利点を持って、大変注目されている。一方、有機太陽電池は、キャリア注入と輸送特性、キャリアトラップなどの動作機構がまだ詳しく解明されていない。我々は、変位電流評価法により、金属/有機物、有機物/有機物の界面におけるキャリアの注入、分布状況を調べた。そして、変換効率の高い構造と界面の特徴を検討する。 

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色素増感型太陽電池は新しい、低コストの太陽電池として注目され、現在盛んに研究が行われている。このような光エネルギー変換プロセスを理解するには、特に界面電子構造や電荷移動ダイナミクスに関する知見が高効率化に向けた設計指針を与える。本研究では、フェムト秒の時間分解能を有する、可視・紫外光ポンプ-赤外光プローブ時間分解過渡吸収分光システムを用い、光励起直後のTiO2への電子注入過程および、吸着色素の構造ダイナミクスを追跡し、光エネルギーの緩和の初期過程を調べた結果について報告する。

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ヘテロ原子をドープしたπ共役系炭素材料の触媒機能が注目を集めている。我々はあまり用いられていないPドーピングの効果とPサイトの局所構造との相関関係を調べるため、π共役系炭素のモデル物質である高配向グラファイトにドーピングを行い、NEXAFS分光法によるPサイトの電子構造解析と電気化学実験による酸素還元電位測定を行った。その結果、NEXAFSの偏光依存性と還元電位との間にある相関関係を見出した。

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金属塩水溶液を用いて活性炭に含浸し乾燥処理により調製した担持金属塩触媒を用いて、超臨界水中でのリグニン（木質系バイオマス）のガス化反応を検討した。担持金属塩触媒はリグニンをガス化させ、メタン、水素、二酸化炭素が生成した。反応中に金属塩が還元し金属微粒子が活性点となっていることを明らかにした。

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グラフェンへ窒素、ホウ素などの異種原子をドープすることにより電子状態を変調し、伝導特性の制御、酸素還元活性の発現、などを目指した研究が盛んになっている。化学気相成長法によるグラフェン成長時に窒素を含む原料を添加することでドーピングを行う際に、添加する分子の形状、成長手法がドーピングに与える影響や、窒素ドープグラフェンが示す酸素吸着活性について電子分光、STMを用いて研究した結果を紹介する。

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Recently studies on graphene oxide have received renewed attention though it was first synthesized almost 150 years back. The most commonly used synthetic route for producing graphene oxide is the oxidation of graphite through Hummers method followed by exfoliation of a sheet of single layer. Recently we employed ultrahigh vacuum (UHV) phase oxidation of epitaxial graphene (EG) grown on Si-face of SiC substrate. I will discuss the reversibility and homogenity of graphene oxide prepared by different methods.

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我々は、密度汎関数法を用いて、周期的に構造修飾されたグラフェン、すなわち、グラフェンアンチドッド格子の電子構造を系統的に調べた。興味深い事に、この系は、格子の対称性に強く依存して、金属にも直接遷移型半導体にもなる。講演では、バンドギャップ制御の可能性や、構造修飾に伴う端炭素原子が系の電子構造および構造安定性に与える影響について議論する。また、本理論研究結果と最近の実験研究との関連も併せて議論する。

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全ての原子が表面に存在するグラフェンでは，デバイス構造における基板や電極との界面の制御が最も重要となる．本講演では，その界面に注目した結果を述べる．

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グラフェンの諸物性を理解する上で、ナノスケールの局所的な電子状態を理解することは非常に重要である。我々が開発した三次元走査型光電子顕微鏡（3DナノESCA）は、最高70nmの面内空間分解能と数nmの深さ方向分析性能を併せ持ち、ナノメートルオーダーの空間分解能で電子状態・化学状態分布の三次元的可視化を可能とする装置である。講演では本装置を用いて得られた、グラフェンの局所電子状態について紹介する。

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先進国での生活習慣病の蔓延が問題視されている近年、次世代医療診断システムの根幹になる生体分子センサの開発が望まれている。このような生体分子センサには、小型・高感度という条件が必要となり、それらを満たすナノカーボンを利用したセンサが注目を集めている。本講演ではグラフェンを用いた生体分子センサ応用に関して、特定のタンパク質、イオンを検出する為の表面修飾技術、検体検出結果に関して述べる。

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固体表面構造制御に基づき、自発的に形成するナノ構造や生体分子の配列を制御する手法を述べる。無機ナノ構造においてはステップ-テラス構造などの原子配列とともに歪が重要な役割を担う。生体分子との相互作用においては、大気中あるいは溶液中で維持される表面構造が必要であり、疎水性/親水性などの化学的な性質が表舞台に現れる。これらの例をもとに、表面構造制御が科学技術の幅広い基盤となることを示す。

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金属表面にできるナノ構造形成とその物性について、これまでの研究を紹介する。

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ナノ構造　-リチウムをみる“その場”観察法-

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　大気圧アルゴン・プラズマジェットを大腸菌の殺菌に応用した。シャーレ内の寒天培地上の大腸菌に2秒間プラズマジェットを照射すると、大腸菌は殺菌されることがわかった。プラズマジェットに対する熱電対を用いた温度測定やマルチチャンネル分光器を用いた発光測定、サーモグラフィを用いたプラズマ照射中の温度変化観察、走査型電子顕微鏡を用いた大腸菌の形状の変化の観察などから、殺菌原因の検討を行った。

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液中プラズマは膜形成・表面処理の新たなエネルギー源として期待できる。そこで本研究では，膜形成における表面およびその近傍の反応に注目した。その反応を計測するために，多重内部反射赤外吸収分光法を用いて，液中プラズマが誘起する表面反応を計測する方法を開発した。その結果，エタノール中でのプラズマ生成により溶液中のCH3が消滅して基板表面にはCH3を含む炭素系生成物が堆積されることが分かった。

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