原子を並べて、文字を書いた！：阪大・森田清三教授らの快挙

　原子を一つ一つ摘（つま）み上げ、それを思う形に並べる、そうした夢のような話が一部実現した。大阪大学大学院・電気電子情報工学専攻に所属する森田清三教授らの素晴らしい研究成果である。

　森田教授らは、「走査型プローブ顕微鏡」と言う機材を用いて、スズ超薄膜表面の特定Ｓｎ原子を触針（プローブ）の構成単位であるＳｉ原子で置き換え、「Ｓｉ」と言う文字を形成させた。Ｓｉ原子が少し小さいが、両原子とも凡そ直径は０．７ｎｍ程度であり、室温における極微小マニピュレーションは、世界で初めてであろう。極低温での例は、既にあるけれども。

　ところで、「走査型トンネル顕微鏡」（ＳＴＭ）と言う機材があるのだが、これは導電性物質表面に細い金属針＝触針を限り無く近づけるとトンネル電流が流れるので、試料を振動させてやるとトンネル電流による画像を得る。その空間分解能はｎｍオーダーに達する。この研究を行ったＨ．ローラーとＧ．ビニッヒは１９８６年度ノーベル物理学賞に輝いた。

　絶縁体と触針が接近すると、ファン・デル・ワールス力が働く。触針に光梃子（てこ）を付けて、その力を検知しながら試料を振動させるとファン・デル・ワールス力に基づいた画像が得られる。これも空間分解能はｎｍオーダーに達するので「原子間力顕微鏡」（ＡＦＭ）と呼ぶ。結晶表面の原子が長距離秩序を持って配列している様子を視覚化することも可能。

　その後、ＳＴＭとＡＦＭは様々な発展を遂げ、機能も増えたので包括的に「走査型プローブ顕微鏡」と呼ばれている。現在、表面物理の研究に無くてはならぬ機材に成長した。現在は、測定環境温度を変えたり、光学顕微鏡と組み合わせて用いられる。

　我が国は、この分野でも世界の先端を行く研究者を擁しているし、高性能な「走査型プローブ顕微鏡」を製造するメーカーが幾つかある。

原子を並べて世界最小の文字、２５万分の１ミリの基板上で

　直径が１０００万分の７ミリの原子を１２個並べて世界最小の文字を書くことに、大阪大学の森田清三教授、阿部真之・准教授らが成功した。成果は米科学誌サイエンス電子版に１７日掲載された。

　阿部准教授らは、極細の針と物質の間に生じる引力の変化で表面の構造を読み取る「原子間力顕微鏡」を改良し、針先を１０億分の１ミリ単位で操作できるようにした。

　スズで表面を覆った基板に顕微鏡のシリコン製の針をギリギリまで近づけると、針先からシリコン原子が１個飛び出し、スズ原子１個と入れ替わった。この現象を利用し、縦横２５万分の１ミリの基板上でスズ原子をシリコン原子に置き換え、シリコンの原子記号「Ｓｉ」の文字を書いた。

　ＩＢＭなども過去に原子を並べて文字を書いているが、極低温下でなく、室温の環境で書いたのは阪大が初めてという。阿部准教授は「半導体の性能を大幅に向上させたり、原子レベルの精密さで集積回路を設計したりできる可能性がある」と言う。
（2008年10月17日15時12分 読売新聞）
http://www.yomiuri.co.jp/science/news/20081017-OYT1T00503.htm