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，我们使用具有非常锋利的尖端并且可以进行化学修饰的碳纳米管作为STM探针，以高分辨率识别官能团（和化学物质），目的是开发一种高度可重复的方法。我们尝试使用纳米管作为STM探针，这种纳米管很锋利，并且其尖端可以进行化学修饰。可以使用下述程序将纳米管固定到金属探针的尖端。我们发现，通过在硝酸中超声处理并对毛毡纳米管进行热处理，可以将纳米管（单壁或多壁纳米管；SWNT、MWNT）切成相对较小的碎片，从而仅将少量纳米管固定到金属探针的尖端. 成为可能。将尖端非常锋利的金属探针固定在显微操作器上，并在探针尖端贴上导电粘合剂后，在光学显微镜的观察下将每个纳米管定向并排列起来，让它们接触纳米管毡。将纳米管固定到金属探针的尖端并且粘合剂固化后，使用高分辨率透射电子显微镜对探针进行评估，发现纳米管确实从金属探针的尖端突出。，纳米管被检测到，金属探针被固定在金属探针的尖端，使得STM测量成为针状。可以使用通过上述步骤制备的碳纳米管探针进行STM测量。通过使用尖端经过 OH 或 COOH 部分修饰的 MWNT 尖端对 HOPG 基底上吸附的烷烃衍生物单层进行 STM 观察，我们可以研究由于尖端与样品之间的氢键相互作用而导致的 STM 图像对比度我们正在考虑改变。