化学修飾カーボンナノチューブを探針として用いる走査型トンネル顕微鏡

使用化学改性碳纳米管作为探针的扫描隧道显微镜

基本信息

批准号：
11554034
负责人：
BUHLMANN Philippe
金额：
$ 8.32万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,先端が非常に尖っておりかつ先端の化学修飾が可能なカーボンナノチューブをSTM探針として用いることにより、以前行なったような官能基(並びに化学種)の識別を今回は高分解能かつ高い再現性で可能な手法を開発することが目的である。以前自己組織化単分子膜や導電性ポリマー膜を修飾したSTM探針で行なったような官能基(並びに化学種)の識別を高分解能かつ高い再現性で可能とするために、先端が非常に尖っておりかつ先端の化学修飾が可能なナノチューブをSTM探針として用いることを試みた。以下に示す手順によりナノチューブの金属探針先端への固定が可能となった。ナノチューブ(singleまたはmulti-walled nanotube;SWNT, MWNT)フェルトの硝酸中超音波処理と加熱処理によりナノチューブを比較的小さい小片に切断できることを見出し,これにより少数のナノチューブのみを金属探針先端に固定することが可能になる。先端を非常に尖らせた金属の探針をマイクロマニピュレーターに固定し、その探針先端に伝導性接着剤を付着させた後、光学顕微鏡の観察下、一本一本のナノチューブが配向して並んでいるナノチューブのフェルトに触れさせる。ナノチューブを金属探針先端に固定し、さらに接着剤が固化した後、探針を高分解能透過形電子顕微鏡により評価したところ、確かにナノチューブが金属探針の先端から突きだした形、すなわちナノチューブを探針としたSTM測定が可能となる形で金属探針先端に固定されていることが示された。以上の手順で準備したカーボンナノチューブ探針によりSTM測定が行えている。OHまたはCOOH部位を先端に修飾したMWNT探針を用いてアルカン誘導体のHOPG基板上の吸着単分子膜のSTM観測を行うことで,探針試料間に働く水素結合相互作用によるSTM像におけるコントラストの変化を検討している。

在这项研究中，这项研究的目的是开发一种方法，该方法允许高分辨率和高可重现性区分官能团（以及化学物种），如先前使用的碳纳米管（如STM探针）所做的，以前使用的碳纳米管先前执行。为了使高分辨率和高可重现性能够区分官能团（以及化学物种），以前用自组装的单层或导电聚合物膜进行了修饰，我们试图使用具有非常尖的尖端的纳米管，并且能够在尖端作为STM探针进行化学修饰。下面描述的过程使纳米管将纳米管固定到金属探针的尖端。已经发现，可以通过超声处理和硝酸中的热处理切成相对较小的纳米管（单或多壁纳米管； SWNT，MWNT），这只允许少量的纳米管固定在金属探头的尖端上。具有非常锋利的金属探头固定在微型手持剂上，然后将导电粘合剂连接到尖端的尖端，然后通过纳米管的毛毡触摸探针，每个纳米管的毛毡都与光学显微镜下的方向方向排列。将纳米管固定在金属探针的尖端并固化后，使用高分辨率的透射电子显微镜评估了探针，并表明纳米管的确固定在金属探针的尖端上，以一种允许使用NNAN的金属探针，以探测器的尖端突出，以供NNAN探针。可以使用上述过程中制备的碳纳米管探针进行STM测量。通过使用用OH或COOH位点修饰的MWNT探针对Alkane衍生物的HOPG底物进行吸附的单层观察，我们研究了由于在探测样品之间作用的氢键相互作用而导致的STM图像的变化。