高精度にギャップ長が制御されたナノギャップ電極を用いた分子デバイスの実現

使用高度精确控制间隙长度的纳米间隙电极实现分子器件

基本信息

批准号：
11J08966
负责人：
加納伸也
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

平成25年度は、英国ケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所に滞在し、ナノ粒子を用いた量子ビットの作製に資する研究を遂行した。英国ケンブリッジ大学キャベンディッシュ研究所Charles Smith教授は、二重量子ドット内の電荷状態を高周波測定により読み取る手法を有している。そこで、アルカンチオール/アルカンジチオール混合分子膜に保護された金ナノ粒子への電子遷移を高周波測定で読み取ることを試みた。この実験は、現在トップダウン手法で作製されている量子ビットを、金ナノ粒子を使ったボトムアップ手法で構築することをめざしている。まず、ナノ粒子が2つ並んだ2重量子ドット構造を解析するため、マスター方程式を用いた2重量子ドットSETの解析法を構築した。従来のモンテカルロ法による解析と比較して、この方法を用いると、ドレイン電圧とゲート電圧を用いた電荷状態図から、ナノ粒子と電極間の抵抗値や容量値が精密に推測できる可能性があることがわかった。この結果はナノ粒子が量子ビットとして構築できた際の構造解析に利用できる。無電解金メッキ法によりナノギャップ長を高精度に制御したナノギャップ電極に、上記のアルカンチオール/アルカンジチオール混合分子膜に保護された金ナノ粒子を導入し、SETを作製した。作製したSETを測定するために、300mK下での高周波測定に必要なホルダーや基板を準備した。高周波反射信号測定により、基板上に設計したLC回路と素子から構成される回路の共振を低温下で確認するところまで実施した。並行して、この金ナノ粒子を金属電極間の絶縁膜中に埋め込んだ構造において高周波反射信号測定を行い、金ナノ粒子への単電子輸送現象をとらえる実験を共同研究として遂行している。今後は、金ナノ粒子における電子のスピン緩和時間の推定を、高周波測定により行っていくことを予定している。

2013年，他住在英国剑桥大学卡文迪许研究所，在那里他进行了研究，为使用纳米颗粒生产量子比特。英国剑桥大学卡文迪许研究所教授查尔斯·史密斯（Charles Smith）使用一种技术，使用高频测量来读取双重量子点的电荷状态。因此，我们试图通过高频测量来读取由烷硫醇/烷二硫醇混合膜保护的金纳米颗粒。该实验旨在使用自下而上的方法使用金纳米颗粒的自下而上方法来构建当前使用自上而下方法制造的量子位。首先，为了分析对两个纳米颗粒排列的两个量子点结构，构建了使用主方程的两个量子点的分析方法。与使用Monte Carlo方法进行的常规分析相比，发现使用该方法可以准确地推断纳米颗粒与电气图中使用排水和栅极电压从电荷状态图中的电极之间的电阻和电容值。当可以将纳米颗粒构造为Qubit时，该结果可用于结构分析。由上述混合烷硫醇/烷烃分子膜保护的金纳米颗粒被引入纳米含量电极中，其纳米含量的长度通过电镀金以高精度控制，并制备了集合。为了测量制造的集合，准备了300MK时高频测量所必需的持有人和底物。通过测量高频反射信号，在低温下确认了由LC电路组成的电路和基板上设计的元素的共振。同时，在金属电极之间的绝缘膜中嵌入这些金纳米颗粒的结构中，进行了高频反射的信号测量，并进行了关节研究以捕获单电子传输到金纳米颗粒的现象。将来，我们计划通过高频测量来估计金纳米颗粒中电子的自旋松弛时间。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Discrete Energy Levels in Synthesized Au Nanoparticle by Chemically Assembled Single-Electron Transistors

化学组装单电子晶体管合成金纳米粒子的离散能级

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
S. Kano. K. Maeda;D. Tanaka;T. Teranishi;L. W. Smith;C. G. Smith;Y. Majima
通讯作者：
Y. Majima

ランダムテレグラフシグナルの観察によるボトムァップ単電子トランジスタの単電子検出

通过观察随机电报信号进行自下而上单电子晶体管中的单电子检测

DOI：
发表时间：
2012
期刊：
影响因子：
0
作者：
加納伸也;前田幸祐;東康男;田中大介;坂本雅典;寺西利治;Luke W. Smith;Charles G. Smith;真島豊
通讯作者：
真島豊

Characterization of thiol-functionalized oligo(phenylene-ethynylene)-protected Au nanoparticles by scanning tunneling microscopy and spectroscopy

DOI：
10.1063/1.4747720
发表时间：
2012-08
期刊：
Applied Physics Letters
影响因子：
4
作者：
Hyunmo Koo;S. Kano;Daisuke Tanaka;M. Sakamoto;T. Teranishi;Gyoujin Cho;Y. Majima
通讯作者：
Hyunmo Koo;S. Kano;Daisuke Tanaka;M. Sakamoto;T. Teranishi;Gyoujin Cho;Y. Majima

Silicon-Nitride-Passivated Bottom-Up Single-Electron Transistors

氮化硅钝化自下而上单电子晶体管

DOI：
10.7567/jjap.52.110101
发表时间：
2013
期刊：
Japanese Journal of Applied Physics
影响因子：
1.5
作者：
G. Hackenberger;Y. Azuma;S. Kano;D. Tanaka;M. Sakamoto;T. Teranishi;Y. Ohno;K. Maehashi;Y Maiima
通讯作者：
Y Maiima

Room Temperature Solid-State Molecular Devices by Using Porphyrin Derivatives

使用卟啉衍生物的室温固态分子器件