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■はじめに
近年、原子間力顕微鏡（AFM）による液中観察技術は目覚ましい発展を遂げ、それを用いた固液界面の原子・分子スケール直接観察技術が、様々な学術・産業分野で注目を集めている。本セミナーでは、液中周波数変調AFM（FM-AFM）による原子・分子分解能観察、３次元AFMによるサブナノスケール３次元水和・分子揺動構造計測、オープンループ電位顕微鏡（OL-EPM）によるナノスケール液中電位分布計測などの原理と、それらを用いた材料・バイオ試料に関する様々な学術・産業分野における計測事例について解説する。
■想定される主な受講対象者
固液界面現象が関係する材料、デバイス、プロセスの研究開発に携わる研究者であって、
特に原子・分子レベルの基礎的な理解とそれに基づく性能改善に興味のある方。
具体的には、電池・電極、触媒、金属・腐食防食、半導体・電子材料、高分子・コーティング、界面活性剤、
化粧品・日用品、バイオ・医療材料などの研究開発、分析・評価に携わる方。
原子間力顕微鏡（AFM）による液中観察に興味がある民間企業、研究機関の方。
固液界面における原子・分子レベルの構造や現象を直接可視化したいと考えている方。
より具体的には、結晶成長・溶解過程の高分解能観察、材料の原子・分子スケール表面構造や、その上に形成された3次元水和構造を直接観察したい方。もしくは、分子吸着構造をサブナノスケールで直接観察したい方。金属腐食や触媒反応など、固液界面の電気化学反応の分布をその場観察したい方など。
■必要な予備知識
理系の高校生程度の物理・数学の知識があることが望ましいが、特定の専門知識は必要ない。
■本セミナーに参加して修得できること
・AFMの基本的な動作原理と、その液中応用に必要な基礎知識を理解できる。
・液中周波数変調AFM(FM-AFM)の原理とそれを用いた無機結晶、
有機材料、生体試料の液中原子・分子分解能計測事例を理解できる。
・３次元AFM(3D-AFM)の原理と、それによるサブナノスケール水和構造、
分子揺動構造、分子吸着構造の計測事例を理解できる。
・液中高速FM-AFM/3D-AFMの原理と、それを用いた原子スケール結晶溶解・成長機構解析の応用事例を理解できる。
・液中オープンループ電位顕微鏡（OL-EPM）の原理と、それを用いた金属腐食機構解析の応用事例を理解できる。
出典：株式会社情報機構 講座案内より（情報機構の講座ページ）
1．液中周波数変調原子間力顕微鏡（FM-AFM）
1）AFMの基礎
a）走査型トンネル顕微鏡（STM）
b）コンタクトモードAFM
c）振幅変調AFM（AM-AFM）
d）周波数変調AFM（FM-AFM）
2）液中FM-AFM
a）液中原子分解能観察
b）カンチレバー変位検出器
c）カンチレバー励振機構
d）探針処理
e）生体分子表面のサブナノスケール表面構造観察
3）高速FM-AFM
a）高速化実現の要件
b）装置帯域の向上
c）力検出感度の向上
d）カルサイト結晶成長・溶解過程のその場観察
2．3次元AFM（3D-AFM）
1）3D-AFMの原理と構成
a）固液界面計測における2次元AFMの問題点
b）3D-AFMの様々な実装方法
2）水和構造計測
a）3次元水和構造計測の理論
b）無機結晶／水界面
c）有機材料／水界面
d）生体分子／水界面
3）分子揺動構造計測
a）脂質頭部の揺動構造
b）非特異吸着抑制界面の揺動構造
c）界面活性剤の分子吸着構造
4）その他の自己組織化構造の3次元観察
a）イオン液体／電極界面構造の観察
b）細胞内を可視化するナノ内視鏡AFM
3．オープンループ電位顕微鏡（OL-EPM）
1）液中電位分布計測技術のニーズ
2）ケルビンプローブ力顕微鏡（KPFM）
3）KPFMによる液中電位分布計測の問題点
4）OL-EPMの原理
a）Single Frequency Mode
b）Dual Frequency Mode
5）金属腐食解析への応用
a）ステンレス鋼の腐食
b）銅配線の腐食
c）アルミ合金の腐食
6）その他の応用
a）磁気ハードディスクの欠陥検査
b）Zn触媒電極の反応解析
出典：株式会社情報機構 講座案内より（情報機構の講座ページ）
金沢大学 ナノ生命科学研究所 所長 教授 博士（工学）福間 剛士 氏
出典：株式会社情報機構 講座案内より（情報機構の講座ページ）
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