原子スケール表面改質によるシリコン―炭素結合の創成と局所電子物性の測定

通过原子级表面修饰创建硅-碳键并测量局部电子特性

基本信息

批准号：
13874094
负责人：
夛田博一
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Okazaki National Research Institutes
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

水素終端シリコン(111)面を作製し、末端に2重結合を持つ分子のメシチレン溶液中で加熱または紫外線照射することにより、シリコン-炭素共有結合を起点とする分子膜の作製が可能であることを確認した。原子間力顕微鏡(AFM)、フォースカーブ,接触角により,シリコン基板上に強固で秩序性が高く欠陥の無いシリコン-炭素共有結合性アルキル単分子膜が形成されていることを観察した。さらに,アルキル単分子膜上へのAFM陽極酸化によるナノパターニングを行い、特定の場所に特定の分子を埋め込める手法を確立した。アミノ基を保護基で処理した分子を用いてアミノアルキル単分子膜を作製し,その上に色素分子を固定化することに成功した。シリコン基板上に固定した蛍光色素からの蛍光強度は、シリコン基板のドーパント量に依存することがわかった。ドープ量の多い基板では蛍光が弱く、励起分子からシリコン基板へのエネルギー移動による失活によると思われる。また、本手法を用いて、シリコン製カンチレバーを分子修飾することも行った。分子が共有結合により固定されているため、熱的・化学的に安定な分子修飾カンチレバーが作製できた。このカンチレバーにより、摩擦力顕微鏡像を観察したところ、従来の親水性・疎水性の影響による摩擦力変化ではなく、分子の持つ静電力に起因する摩擦力変化を観察した。これらの手法を用いることによりシリコン-炭素の入出力インターフェイスを持つ分子システムの構築とその詳細な考察が可能となるのではないかと考えられる

通过制备氢末端硅（111）表面，并在含有末端双键分子的均三甲苯溶液中加热或用紫外线照射，可以形成以硅-碳共价键为起点的分子膜。确认的。利用原子力显微镜（AFM）、力曲线和接触角，我们观察到在硅基底上形成了坚固、有序且无缺陷的硅碳共价烷基单分子层。此外，我们通过 AFM 阳极氧化对烷基单层进行纳米图案化，并建立了一种将特定分子嵌入特定位置的方法。我们使用氨基经过保护基处理的分子制作了氨基烷基单层，并成功地将染料分子固定在其上。发现固定在硅基底上的荧光染料的荧光强度取决于硅基底中的掺杂剂的量。荧光在高掺杂基底中很弱，这被认为是由于能量从受激分子转移到硅基底而导致的失活。我们还使用这种方法对硅悬臂梁进行分子修饰。由于分子是通过共价键固定的，因此我们能够创建热稳定和化学稳定的分子修饰悬臂。当我们使用该悬臂观察摩擦力显微图像时，我们观察到由于分子的静电力而引起的摩擦力的变化，而不是由于亲水性和疏水性的影响而引起的传统摩擦力的变化。人们认为，通过使用这些方法，将有可能构建具有硅-碳输入/输出界面的分子系统并对其进行详细研究。