走査トンネル顕微鏡を用いた単一分子の電気伝導特性の評価

使用扫描隧道显微镜评估单分子的导电特性

• 批准号: 16750022
• 负责人: 片野 諭
• 金额: $ 2.43万
• 依托单位: Tohoku University (2006)The Institute of Physical and Chemical Research (2004-2005)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16750022/
• 关键词: 分子エレクトロニクス; ナノエレクトロニクス; 走査トンネル顕微鏡(STM); 走査トンネル分光法(STS); 電気伝導度; 単一分子化学

本研究の目的は、分子ひとつひとつを識別可能な走査トンネル顕微鏡(STM)を用いて単一分子の電子状態および電気伝導を観測し、分子内および界面における電子の振る舞いをアトムレベルで明らかにすることである。ターゲットとする有機分子を選ぶことにより、電気伝導を担う要素を分離し単一分子内の電子の流れを捕らえ制御することが可能になると考えられる。本年度の研究において以下の事項を明らかにすることができた。(1)剛直三脚分子の構造制御および電子状態の解明Au(111)表面に吸着させた剛直三脚分子の吸着構造および局所電子状態をSTMを用いて明らかにした。頭部をBr基で修飾した三脚分子は特徴的な自己組織化単分子膜を形成することが分かった。この構造は、隣り合うS原子の分子間相互作用により安定化され、さらに隣接分子のメチレン基の幾何位置により光学活性構造を誘起することが分かった。また、頭部をフェロセン誘導体で置換した三脚分子は、Br置換体と同一構造の自己組織化単分子膜を形成した。これは、アダマンタン位における分子間相互作用により吸着構造が規定され、その構造が頭部の修飾基によらないためであると考えられる。さらに、走査トンネル分光(STS)法によりBr置換体およびフェロセン置換体の電子状態を明らかにした。Br置換体はフェルミエネルギー近傍にピークを有さないのに対して、フェロセン置換体のスペクトルには分子のHOMOおよびLUMOに帰属される明瞭な共鳴ピークが検出された。トリチオールアダマンタンを骨格とした三脚分子は、吸着構造を保持したまま単一分子の電子状態を任意に制御できる可能性を有することが本結果から示唆された。

这项研究的目的是使用扫描隧道显微镜（STM）观察单个分子的电子状态和电导，该显微镜可以识别单个分子，并在原子水平上阐明分子内和界面处的电子行为。 。通过选择目标有机分子，人们认为可以分离负责导电的元素并捕获和控制单个分子内的电子流动。通过今年的研究，我们弄清楚了以下问题。 (1)刚性三脚架分子的结构控制和电子态阐明利用STM阐明了吸附在Au(111)表面的刚性三脚架分子的吸附结构和局域电子态。结果发现，头部被Br基团修饰的三脚分子形成了特征性的自组装单分子层。研究发现，该结构通过相邻S原子之间的分子间相互作用而稳定，并且光学活性结构是由相邻分子的亚甲基的几何位置诱导的。此外，头部被二茂铁衍生物取代的三脚分子形成了与Br取代的结构相同的自组装单分子层。这被认为是因为吸附结构是由金刚烷位置的分子间相互作用决定的，并且该结构不依赖于头部的修饰基团。此外，通过扫描隧道光谱(STS)澄清了Br取代产物和二茂铁取代产物的电子态。虽然Br取代产物在费米能量附近没有峰，但在二茂铁取代产物的光谱中检测到归因于分子的HOMO和LUMO的清晰共振峰。这些结果表明，基于三硫醇金刚烷的三脚分子具有在保持吸附结构的同时任意控制单个分子的电子态的潜力。

项目成果

Hierarchical chiral framework based on a rigid adamantane tripod on Au(111)

• DOI: 10.1021/ja065893v
• 发表时间: 2007-03-07
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Katano, Satoshi;Kim, Yousoo;Kawai, Maki
• 通讯作者: Kawai, Maki

Single Molecule Reaction and Spectroscopy Via Vibrational Excitation

通过振动激发的单分子反应和光谱学

• 发表时间: 2004
• 期刊: Philosophical Transactions of Royal Society of London A 362
• 作者: Taichi Kano;Shunsuke Konishi;Seiji Shirakawa;Keiji Maruoka;Satoshi Katano;Satoshi Katano;Satoshi Katano;Masafumi Hori;Masafumi Hori;Maki Kawai
• 通讯作者: Maki Kawai

Local Structure of the Aminobenzoate Isomers on Cu(110)

Cu(110) 上氨基苯甲酸酯异构体的局部结构

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Vacuum Society of Japan 49
• 作者: Taichi Kano;Shunsuke Konishi;Seiji Shirakawa;Keiji Maruoka;Satoshi Katano;Satoshi Katano;Satoshi Katano;Masafumi Hori
• 通讯作者: Masafumi Hori