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NIMS一般公開2024

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研究内容

Keywords

ナノ材料 薄膜・表面界面物性

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

所属学会

日本表面真空学会, 日本顕微鏡学会, 応用物理学会

マテリアル基盤研究センター
タイトル

顕微表面化学分析およびそのデータフォーマットの標準化

キーワード

表面化学分析,走査型プローブ顕微鏡(SPM),イメージング,データフォーマット,国際標準化

概要

材料開発には、様々な分析装置、特に顕微表面化学分析によるナノスケールで場所を特定した解析結果の比較が不可欠である。比較のためには、同じ名称の測定値が同じものを指しているか、測定方法は同じか、試料の前処理方法は同じか、あるいは異なるならどのように異なるか、などが重要である。また、大量のデータを比較するには、人間の目ではなく自動的に同一箇所のデータを抽出して比較できる必要がある。自動比較には、データフォーマットが同一であることも必要となる。表面化学分析の国際標準化はISO/TC 201で、国内での標準化はJISとして行われており、ISO国内審議団体やJIS作成委員会の委員としてこれらの標準化活動を行っている。

新規性・独創性

比較、自動化、機械学習に利用可能な、用語・手順等の標準化
機械可読でかつ人間にもわかりやすいデータフォーマット
国際的な協力体制

内容

原子間力顕微鏡の高さ像は試料表面の3次元形状を表していると考えられているが、実際の観察像は有限の大きさを持つ探針先端形状によって拡張されたものであり、探針先端形状から観察像をより正しい試料表面の3次元形状に再構成するためのガイドラインが我々の提案により国際規格(ISO 23729: 2022)として発行された。さらに、様々な探針先端形状の推測方法を検討している。
SPMの一種であるケルビンプローブフォース顕微鏡(KPFM)は探針と試料表面の接触電位差をナノスケールで測定できるが、正確な測定のためには適切な標準試料の選定等が不可欠であり、ガイドラインの提案が採択され、国際規格を作成中である。

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材料開発には、顕微表面化学分析装置によるナノスケールでの同一箇所解析が不可欠である。しかし、複数装置の出力から同一箇所の情報を自動抽出することは難しく、画像を人間の目で比較し場所を特定しているのが現状である。ある装置の座標系での位置情報と別の装置の装置の座標系との関係が決定できれば、異なる座標系で同一位置を指定することが可能となる。また、データの自動比較にはデータフォーマットが同一である必要がある。我々が日本から提案したSPM標準フォーマットが国際規格(ISO 28600: 2011)として発行されている。また、共通位置合わせ国内規格(JIS K 0199: 2022)が発行され、共通データフォーマットのJIS規格も審議中である。

まとめ

表面化学分析、特に走査型プローブ顕微鏡の様々な材料評価技術、用語、データの共通化・標準化に貢献
計算科学や情報科学を利用して材料開発をスピードアップさせるマテリアルインフォマティクスに必要不可欠な標準化
JISやISOなどの規格は普及し利用されてこそ価値があるため、普及させることがこれからの課題

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