界面制御による新規単分子ダイオードの創製及びその電子状態の解明

通过界面控制创建新型单分子二极管并阐明其电子态

• 批准号: 15J11830
• 负责人: 小本 祐貴
• 金额: $ 1.6万
• 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: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J11830/
• 关键词: 単分子接合; 単分子科学; 分子エレクトロニクス

本研究の目的は、単分子接合の電子状態の解析法を新たに開拓し、界面構造の差に由来する単分子ダイオードの創出を行うことである。昨年度まで、非対称なアンカー基を持つ4-アミノベンゼンチオール分子の電流-電圧特性計測を行い、分子サイズの小さい共役分子では異なるアンカー基を有していても、整流特性が統計的には発現しないことを報告した。本年度の研究実施計画は新しいダイオードの候補分子を見つけ、その電子状態、整流特性の計測を行うことである。今年度はフラーレン誘導体を用い、単分子伝導度、単分子電流-電圧特性計測を行った。昨年度までに得られた知見から、測定分子には共役系が連続していない、異なるアンカー基を有する分子を用いた。実験の結果、用いた分子の分子接合は整流特性を示すことが明らかになった。昨年度までの研究により、単分子接合は統計的に整流性を示さない場合でも、一つの電流-電圧特性曲線では整流性を発現する場合があることがわかった。今年度用いた分子では統計的に整流特性が確認された。さらに、一方向に整流特性を制御することに成功した。統計的に整流を示さない分子接合で整流特性が確認された場合、その整流特性は電極の非対称性に由来すると考えられ、本研究の異なるアンカー部位によるダイオードといえない。一方で今年度の研究では、統計的に整流を示し、界面構造に起因する整流特性を観測した。このことから、本研究目的である界面構造の差に由来する単分子ダイオードの創出を行うことに成功した。

本研究的目的是开发一种分析单分子结电子态的新方法，并根据界面结构的差异创建单分子二极管。直到去年，我们测量了具有不对称锚定基团的4-氨基苯硫醇分子的电流-电压特性，发现即使它们具有不同的锚定基团，在统计上也没有出现整流特性。今年的研究实施计划是寻找新型二极管的候选分子并测量其电子态和整流特性。今年，我们使用富勒烯衍生物测量了单分子电导率和单分子电流-电压特性。根据去年获得的知识，我们使用具有不同锚定基团和非连续共轭体系的分子作为待测分子。实验表明，所使用的分子连接表现出整流特性。直到去年进行的研究表明，即使单分子结在统计上不表现出整流特性，它也可能在一条电流-电压特性曲线中表现出整流特性。今年使用的分子的整流特性得到了统计证实。此外，我们成功地控制了一个方向的整流特性。如果在统计上不显示整流的分子结中确认整流特性，则整流特性被认为源自电极的不对称性，并且不能说是本研究中具有不同锚点位置的二极管。另一方面，今年的研究统计显示了由界面结构引起的整流并观察到了整流特性。由此，我们成功地创造了一种源自界面结构差异的单分子二极管，这也是本研究的目标。

项目成果

Evaluation of Electronic Structure of the Single-molecule Junction Based on Current-Voltage Measurement and Thermopower Measurement-Application to C60 Single-molecule Junction

基于电流电压测量和热电势测量的单分子结电子结构评价-在C60单分子结中的应用

• DOI: 10.1002/asia.201601392
• 发表时间: 2017
• 作者: Y. Komoto; Y. Isshiki; S. Fujii; T. Nishino; M. Kiguchi
• 通讯作者: M. Kiguchi

Ruthenium Tris-bipyridine Single-Molecule Junctions with Multiple Joint Configurations

具有多种连接结构的三联吡啶钌单分子连接

• DOI: 10.1002/asia.201800166
• 发表时间: 2018
• 作者: Komoto Yuuki;Yamazaki Yasuomi;Tamaki Yusuke;Iwane Madoka;Nishino Tomoaki;Ishitani Osamu;Kiguchi Manabu;Fujii Shintaro
• 通讯作者: Fujii Shintaro

Atomic and Electronic Structures of Single Oxygen Molecular Junction with Au, Ag and Cu Electrodes

金、银、铜电极单氧分子结的原子和电子结构

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b04862
• 发表时间: 2016
• 作者: Y. Li; S. Kaneko; Y. Komoto; S. Fujii; T. Nishino; M. Kiguchi
• 通讯作者: M. Kiguchi

Thermopower and current-voltage characteristics of 1,4-benzenedithiol-single-molecule junction

1,4-苯二硫醇单分子结的热电和电流-电压特性

• 发表时间: 2016
• 作者: 小本 祐貴

Single-molecule junction of pi-molecule

π分子的单分子连接

• DOI: 10.1039/c7qm00459a
• 发表时间: 2018
• 作者: Y. Komoto; S. Fujii; M. Kiguchi
• 通讯作者: M. Kiguchi