金属内包フラーレンと自己組織化単分子膜を用いた単一分子スイッチ素子の創製

使用内嵌金属富勒烯和自组装单分子层创建单分子开关器件

基本信息

批准号：
06J05721
负责人：
安武裕輔
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、サブナノメータースケールで構造制御が可能なトンネル障壁として自己組織化単分子膜を導入し、金属内包フラーレンと隣接金属電極間の力学的・電気的な相互作用を制御し、金属内包フラーレンの双極子モーメントによる配向スイッチ現象を利用した単一分子スイッチ素子を創製することを目的とする。金属内包フラーレン分子配向スイッチ現象のより高温動作を達成するために、これまで使用してきたテルビウム内包フラーレンから、分子量が大きく、内包金属原子の位置が外殻フラーレンにより接近することでテルビウム内包フラーレンよりも大きい双極子モーメントを有すると予想されるルテチウム内包フラーレンの走査トンネル顕微鏡・トンネル分光測定を行った。鎖長の異なるアルカンチオール自己組織化単分子膜を中間層として、金属内包フラーレンと金属基板間に導入し、金属内包フラーレンに働く相互作用の制御を行い、鎖長の異なるヘキサンチオール、ヘプタンチオール、オクタンチオール上のルテチウム内包フラーレンの観察を行ったところ、65Kにおいてヘキサンチオール・ヘプタンチオール上のルテチウム内包フラーレンは、基板との相互作用により熱による分子の回転が抑制され、その結果ルテチウム内包フラーレンの内部構造が観察されることを見出した。さらにヘプタンチオール上の単一ルテチウム内包フラーレンにおいて、走査トンネル分光測定から、同一分子上におけるコンダクタンスの場所依存性を測定したところ、局所的なコンダクタンスの増加を観察し、内包金属原子の位置とコンダクタンス変化との相関について議論し、分子配向スイッチのメカニズムについて検討した。次に、固体基板上での分子配向スイッチ素子の創製に向け、電子線露光と無電解メッキ法によるナノギャップ電極作製を行い、41%の歩留まりで5nm以下のナノギャップ電極を安定して作製できる手法を構築した。さらに作製したナノギャップ電極とアルカンチオール保護金ナノ粒子を組み合わせることで80Kにおいて単一電子トランジスタ特性を実証した。

在这项研究中，我们引入了一种自组装单层作为隧道势垒，其结构可以在亚纳米尺度上进行控制，并控制金属富勒烯与相邻金属电极之间的机械和电相互作用。这项研究的目的是创建单分子。利用偶极矩引起的方向切换现象的切换装置。为了实现金属内嵌富勒烯分子取向转换现象的更高温度操作，我们将目前使用的铽内嵌富勒烯改为分子量更大、内嵌金属原子位置更接近的铽内嵌富勒烯。我们对镥内嵌富勒烯进行了扫描隧道显微镜和隧道光谱测量，预计它们具有大的偶极矩。在内嵌金属富勒烯和金属基底之间引入具有不同链长的自组装单层烷硫醇作为中间层，以控制作用于辛硫醇上的内嵌金属富勒烯包合物的相互作用。当观察拉烯时，发现在65K时，己硫醇/庚硫醇上的镥内嵌富勒烯由于与基底的相互作用而抑制了由于热而产生的分子旋转，因此可以观察到镥内嵌富勒烯I的内部结构。发现了。此外，在庚硫醇上的单个镥内嵌富勒烯中，我们使用扫描隧道光谱测量了电导对同一分子的位置依赖性。我们观察到电导的局部增加，并观察到内嵌金属原子的位置和电导的变化。讨论了分子取向转换的机理。接下来，为了在固体基底上创建分子取向开关元件，我们使用电子束曝光和化学镀来制造纳米间隙电极，并且我们能够稳定地制造直径为5 nm或更小的纳米间隙电极，产量为41 %. 开发了一种方法。此外，通过将制造的纳米间隙电极与烷硫醇保护的金纳米颗粒相结合，在 80K 下展示了单电子晶体管特性。

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）

STM・STSによるアルカンチオールSAM上のLu@C82に関する研究

STM/STS 研究 Lu@C82 对烷硫醇 SAM 的作用

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
安武裕輔; 他
通讯作者：
他

Simultaneous Fabrication of Nanogap Gold Electrodes by Electroless Gold Plating using a Common Medical Liquid

使用普通医用液体通过化学镀金同时制造纳米间隙金电极

DOI：
发表时间：
2007
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuhsuke Yasutake; Keijiro Kono; Masayuki Kanehara; Toshiharu Teranishi; Mark R. Buitelaar; Charles G. Smith; Yutaka Manima
通讯作者：
Yutaka Manima

Interaction Control Between Endohedral Metallofullerene and Metal Substrate by Introducing Alkanethiol Self-Assembled Monolayer

引入烷硫醇自组装单分子层控制内嵌金属富勒烯与金属基底之间的相互作用