液中AFMによる固液界面の高分解能計測技術

《液中FM-AFMの原理、3次元計測、電位・水和構造評価と材料・バイオ応用》

【提携セミナー】

主催：株式会社情報機構

液中FM-AFMによる原子・分子分解能観察、3D-AFMによる水和構造・分子揺動構造・吸着構造の計測、OL-EPMによる液中電位分布計測を解説。結晶成長・溶解、金属腐食、触媒、バイオ試料などへの応用事例も紹介します。

◆セミナーポイント

■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。

◆受講後、習得できること

• 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。

◆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。

担当講師

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

【略歴】
2003年に京都大学にて学位取得後、引き続き博士研究員を務め、その間に世界で初めて液中原子分解能観察が可能な周波数変調原子間力顕微鏡（FM-AFM）を開発。2005年には、Trinity College Dublin（アイルランド）の主任研究員に着任し、液中FM-AFMを用いた様々なナノバイオサイエンス研究に従事。2007年に金沢大学の特任准教授に着任し、2012年に教授昇任、2017年には現職であるナノ生命科学研究所の所長に就任。その間、様々な液中AFM技術の開発と学術・産業分野でのナノサイエンス研究に従事。

【専門】
電気電子工学／ナノ計測工学／原子間力顕微鏡技術の開発と応用

【本テーマ関連学協会での活動】
応用物理学会　薄膜表面分科会　幹事
ATF研究会　界面ナノ科学研究会　委員
次世代ナノプローブ技術委員会　委員

セミナープログラム（予定）

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

公開セミナーの次回開催予定

開催日

2026年11月25日(水)　13:00-16:30　＊途中、小休憩を挟みます。

開催場所

Zoomによるオンラインセミナー

受講料

【オンライン受講（見逃し視聴なし）】：1名 45,100円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき34,100円

【オンライン受講（見逃し視聴あり）】：1名 50,600円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき39,600円
＊「見逃し視聴あり」でお申込の場合、当日のご参加が難しい方も後日セミナー動画の視聴が可能です。

＊学校法人割引；学生、教員のご参加は受講料50％割引。

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★　Zoomによるオンライン配信

については、こちらをご参照ください

配布資料

●配布資料はPDFなどのデータで配布いたします。ダウンロード方法などはメールでご案内いたします。

• 配布資料に関するご案内は、開催1週前～前日を目安にご連絡いたします。
  
• 準備の都合上、開催1営業日前の12:00までにお申込みをお願いいたします。
  （土、日、祝日は営業日としてカウントしません。）
• セミナー資料の再配布は対応できかねます。必ず期限内にダウンロードください。

備考

●当日、可能な範囲でご質問にお答えします。（全ての質問にお答えできない可能性もございます。何卒ご了承ください。）

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