金ナノ粒子接合を利用した並列回路分子における軟X線誘起電子移動

使用金纳米粒子结在并联电路分子中软 X 射线诱导电子转移

基本信息

批准号：
20K05420
负责人：
和田真一
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

軟Ｘ線を用いた内殻電子励起によって、原子レベルで局所的に電荷を発生させることができる。そしてその電荷の緩和は、オージェ崩壊の変化として計測できる。申請者は、このような内殻励起による反応ダイナミクスを解析することで、有機分子の導電性を評価し得ることを見出した。そこで本申請研究では、電極に接合した分子デバイスをモデル化した系として、末端に軟Ｘ線吸収部位をもつ芳香分子鎖チオール分子の自己組織化単分子膜（SAM）を作成し、内殻励起共鳴オージェ電子分光によるcore-hole clock（CHC）計測を用いた超高速電荷移動ダイナミクスの理解を目指している。そのために令和4年度は、芳香分子鎖の立体構造が異なるSAMを用いて、イオン脱離およびCHCの計測を実施した。シリコン基板上に強固に吸着させた平坦な金表面を蒸着法で作成し、表面洗浄後直ぐにチオール分子溶液に浸すことで、均一で高密度に配向したSAM試料を作成した。本研究でこれまでに実施した様々な試行により、本作製手法を確立した。実験は高エネルギー加速器研究機構の放射光施設PFと広島大学のHiSORで実施した。先ずPFのハイブリッド運転で飛行時間型脱離イオン質量分析を実施することにより、修飾分子の末端最表面に位置するメチルエステル部位から脱離するCH3+イオンの断片化を調べた。ベンゼン環2つからなる芳香鎖でのねじれ度が異なる試料について、そのねじれ角に依存して断片化も異なることが分かり、芳香鎖の立体構造、すなわちπ共役性の変化によってイオン脱離のメカニズムが異なることが分かった。この違いはHiSOR BL-13で実施したオージェ電子分光計測によるCHC解析でも検証することができ、両手法から芳香鎖のねじれによって電荷移動速度の低下がみられることが分かった。このように放射光を用いた本計測手法で、π共役性に依存した電荷移動ダイナミクスを評価し得ることを明らかにした。

可以通过软X射线在原子水平上本地生成电荷。然后可以将电荷的放松作为螺旋螺旋腐烂的变化来测量。申请人发现，通过分析由内壳激发引起的反应动力学，可以评估有机分子的电导率。因此，在这项应用研究中，芳族链硫醇分子的自组装单层（SAM）在末端具有柔软的X射线吸收位点，作为在键入电极键合的分子设备上建模的系统，并旨在使用使用核心孔（CHC）测量时钟（CHC）测量的超快速电荷传递动态（CHC）使用核心孔（CHC）。为此，在2022年，使用具有不同三维结构的芳族分子链的SAM测量离子解吸和CHC。通过蒸发方法制备了牢固地吸附在硅底物上的平坦金表面，并在表面清洁后立即浸入硫醇分子溶液中，以制备均匀，高密度的面向面向的SAM样品。这种制造方法是通过迄今为止在本研究中进行的各种试验建立的。该实验是在高能量加速器研究所的同步设施PF和广岛大学的HISOR进行的。首先，通过在PF的杂化操作中执行飞行时间解吸离子质量分析，研究了从修饰分子最末端的甲基酯位点解剖的CH3+离子的片段化。发现具有不同扭转程度的芳族链的样品由两个苯环组成，不同于碎裂角度，取决于扭转角，而离子解吸机理的机理由于芳族链的3D结构的变化而异，即π-结合。也可以使用在Hisor BL-13上进行的螺旋电子光谱法分析CHC分析来验证这种差异，两种方法都表明，香气链的扭转降低了电荷传递速率。通过这种方式，可以揭示出使用同步加速器辐射的本测量方法可以评估取决于π共轭的电荷转移动力学。