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

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）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

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。

論文情報
雑誌名：「Nature Communications」
論文タイトル：Periodic corner holes on the Si(111)-7×7 surface can trap silver atoms
著者： Jacek R. Osiecki, Shozo Suto and Arunabhiram Chutia
DOI番号：10.1038/s41467-022-29768-6

リンク
プレスリリース (東北大学Webサイト)