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可以识别每个分子的扫描隧道显微镜（STM）观察单个分子的电子状态，并阐明分子和界面上原子水平的电子行为。通过选择目标有机分子，可以认为可以将负责电导传导的元素分开，并捕获和控制单个分子中电子的流动。今年的研究揭示了以下内容：（1）使用STM阐明了在AU（111）表面上吸附的刚性三脚架分子的吸附结构和局部电子状态的刚性三脚架分子的结构控制和阐明。发现具有BR组的头部修饰的三脚架分子形成独特的自组装单层。发现这种结构通过相邻S原子的分子间相互作用而稳定，并通过相邻分子的甲基基团的几何位置诱导光学活性结构。此外，三脚架分子被二茂铁衍生物代替，形成了与BR取代产物相同结构的自组装单层。这被认为是因为阿甘坦位置的分子间相互作用定义了吸附结构，并且该结构不取决于头部上的修饰组。此外，通过扫描隧道光谱法（STS）揭示了BR取代和苯茂二取代的产物的电子状态。尽管BR取代的产物在费米能量附近没有峰值，但在二陈代二取代的产物的光谱中检测到分配给分子和Lumo的不同谐振峰。结果表明，由于骨架有可能在保留吸附结构的同时，随时可以控制单个分子的电子状态，因为骨架有可能控制单个分子的电子状态，因此结果表明三脚架分子有潜力。

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