2022年 | プレスリリース?研究成果
原子1個が室温でシリコン表面の周期構造にトラップ 新しい単原子デバイスの構築とナノエンジニアリングの提案
【本学研究者情報】
〇大学院理学研究科 物理学専攻
名誉教授 須藤彰三（すとうしょうぞう）
研究者紹介
【発表のポイント】
- ナノテクノロジーの基礎である原子1個1個を操作、制御、利用する新しい技術を発見。
- 室温で、Ag原子1個をシリコン表面上の規則的に配列した穴（Si(111)面7×7構造のコーナーホール（注１））に長時間トラップ。温度依存性も観測。
- この効果は、室温で単一原子デバイスを構築し、新しいエンジニアリングおよびナノ製造方法を開発する場合に有効。
【概要】
Richard P. Feynman博士による「ナノスケール領域にはたくさんの興味深いことがある」という有名な講演から60年以上が経過しました。この講演では、原子1個1個を操作、制御、利用する技術をもとに、ナノテクノロジーの未来を夢見ています。
スウェーデン?ルンド大学MAX IV 研究所のJacek R. Osiecki博士（元東北大学理学研究科博士課程）、東北大学大学院理学研究科の須藤彰三名誉教授、英国リンカーン大学のArunabhiram Chutia博士らの国際共同研究グループは、産業的に関心の高い Si(111)面7×7構造のコーナーホール内に単一のAg原子が長時間（実験の全期間である4日と7時間）にわたって閉じ込められたままであることを明らかにしました。さらに、表面を約150°Cに温めると、数分以内にAg原子がコーナーホールから押し出され、閉じ込めと拡散のプロセスは温度に依存することも明らかにしました。この室温での原子操作の機能により、この効果は、単一原子デバイスを構築し、新しいエンジニアリングおよびナノ製造方法を開発する場合に特に魅力的であることを示しました。
本研究は、科学雑誌『Nature Communications』オンライン版（2022年5月27日（英国時間）に掲載されました。
図１ Si(111)-7×7構造の走査トンネル顕微鏡像。1個1個の輝点は、表面のシリコン原子像で6個のシリコン原子に囲まれた黒い穴がコーナーホール（CH）。矢印のコーナーホールにAg原子が1個トラップされている。まわりの6個のシリコン原子が、他のコーナーホールの原子より明るいことから識別できる。
【用語解説】
（注1） コーナーホール
シリコン単結晶の[111]方向に垂直な表面（Si(111) 面）は、有名な 7×7 構造（再構成表面）を形成し、単位格子の四隅にコーナーホールと呼ばれるフラーレンC60と同程度の大きさの穴が空いている。
問い合わせ先
＜研究に関すること＞
東北大学大学院理学研究科物理学専攻
名誉教授 須藤 彰三（すとう しょうぞう）
電話：022-795-7624 or 7751
E-mail：shozo.suto*tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）
＜報道に関すること＞
東北大学大学院理学研究科
広報?アウトリーチ支援室
電話： 022-795-6708
E-mail：sci-pr*mail.sci.tohoku.ac.jp
（*を@に置き換えてください）