表面吸着分子のギャップリノーマリゼーションと分子物性変化の解明

表面吸附分子的能隙重整和分子性质变化的阐明

• 批准号: 20H02694
• 负责人: 加藤 浩之
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02694/
• 关键词: HOMO-LUMOギャップ; 導電特性; 光学特性; 光電子分光; 走査トンネル顕微/分光法; 光電子分光法; 差分反射分光法; 光学吸収

分子デバイスにおいて、分子が求められる物性は導電性や吸光/発光特性であり、分子の最高占有軌道(HOMO)準位および最低非占有軌道(LUMO)準位の正確な情報が欠かせない。分子超薄膜内を電荷が移動するとき、HOMO/LUMOにはそれぞれ正孔/電子が流れるため、電極基板から受ける静電的相互作用が異なり、両軌道間のエネルギー準位差が変化する。これはギャップリノーマリゼーションと呼ばれ議論されてきたが、現在でも十分な理解には至っていない。そこで本研究課題では、表面吸着分子におけるHOMO/LUMO準位を基板からの距離の関数として実測すると共に、分子超薄膜に対し導電性や光学特性を計測して、ギャップリノーマリゼーションが及ぼす分子物性への影響を総合的に解明することに挑戦する。令和４年度は、差分反射分光(DRS)装置の整備と、官能基を有するアルカンチオラート単分子膜(SAM)の反応と電荷移動に関する研究について、それぞれ進展があった。前者のDRS装置については、光電子分光によるHOMO準位やLUMO準位の測定が超高真空内で行われることを考慮すると、光学吸収特性の測定も真空内で行うことが理想的である。そこで、溶液系のDRS装置とは別に、既存の超高真空装置に組み込み可能なDRS装置の設計し、製作を進めた。一方、後者のイミダゾール官能基の化学反応と電荷移動に関する研究でも進展があった。先のＸ線吸収分光による実験では、Ｈ原子が官能基へ吸着する反応と電荷移動が連動していることを示唆する結果を得ていた。これについて、分子軌道(MO)計算によってその妥当性を吟味したところ、イミダゾール基へのＨ原子の付加は、ラジカルを生じるものの系全体のエネルギーを安定化すること、ラジカル中の分子軌道のエネルギー準位は不安定で容易に金属基板へ電子を放出してカチオンとして更に安定化することを確認した。

Molecular デ バ イ ス に お い て, molecular が め ら れ る property は conductivity や / 発 light absorption characteristics で あ り, molecular の occupied orbital (HOMO) must a supreme お よ び minimum (LUMO) must not possess orbit の な intelligence right が owe か せ な い. Molecular ultrathin membrane を charge within が mobile す る と き, HOMO/LUMO に は そ れ ぞ れ is hole/electronic が flow れ る た め, electrode substrate か ら by け る electrostatic interactions が different な り, struck orbit between の エ ネ ル ギ ー quasi head が variations change す る. こ れ は ギ ャ ッ プ リ ノ ー マ リ ゼ ー シ ョ ン と shout ば れ comment さ れ て き た が, now で も very な understand に は to っ て い な い. そ こ で this research topic で は, surface sorption molecular に お け る HOMO / を substrate (LUMO quasi か ら の distance の masato number と し て be measured す る と に, molecular ultrathin membrane に し seaborne conductivity や optical properties を measuring し て, ギ ャ ッ プ リ ノ ー マ リ ゼ ー シ ョ ン が and ぼ す molecular property へ の influence を 総 に of interpret す る こ と に pick 戦 す る. And four year は, difference reflection spectroscopy (DRS) units are gearing up の と, faculties base を す る ア ル カ ン チ オ ラ ー ト 単 molecular membrane (SAM) の anti 応 と charge mobile に masato す る research に つ い て, そ れ ぞ れ progress が あ っ た. The former の DRS device に つ い て は, photoelectron spectroscopic に よ る HOMO must a や LUMO determination of quasi a の が ultra high vacuum inside line で わ れ る こ と を consider す る と, optical absorption 収 の determined も で within the vacuum line う こ と が ideal で あ る. そ こ で, solution is の DRS device と は に, existing の ultra-high vacuum に group み 込 み may な し の DRS device design and production of を into め た. One party, the latter <s:1> the progress of <s:1> research on the 応と charge movement of the functional group <s:1> chemistry に があった があった があった. First の X-ray 収 absorption spectroscopic に よ る be 験 で が は, H atoms of functionality へ sorption す る anti 応 と charge mobile が correlation し て い る こ と を in stopping す る results て を い た. こ れ に つ い て, molecular orbital (MO) に よ っ て そ の justice を recite with relish し た と こ ろ, イ ミ ダ ゾ ー ル base へ の H atom の pay plus は, ラ ジ カ ル を raw じ る も の の is all の エ ネ ル ギ ー を stabilization す る こ と, ラ ジ カ ル in の molecular orbital の エ ネ ル ギ ー quasi a は unrest で easy に metallic substrate へ electronic を release し て カ Youdaoplaceholder0, と, と, て further に stabilization, する, とを confirmation, た.

项目成果

二分子膜で創る分子メモリ

用双层膜创建分子记忆

• 发表时间: 2022
• 作者: Lee Kar Mun;手老 龍吾;Kenichiro Koga;加藤浩之
• 通讯作者: 加藤浩之

Study on Self-Assembly for Functional Heterogeneous Bilayer on Au(111)

Au(111)上功能异质双层的自组装研究

• 发表时间: 2021
• 作者: R. Muneyasu;T. Yamada;H.S. Kato
• 通讯作者: H.S. Kato

階層的なAu-S結合と水素結合による異種二分子膜の自己組織化過程に関する研究

多级Au-S键和氢键异质双层膜自组装过程研究

• 发表时间: 2020
• 作者: 藤崎弘士;森次圭;松永康佑;Saori Daiju and Tsuyoshi Ono;田和大典，山田剛司，加藤浩之;中辻 博，中嶋 浩之，黒川 悠索;淡川孝義;棟安陸，山田剛司，加藤浩之
• 通讯作者: 棟安陸，山田剛司，加藤浩之

グラファイト表面上の芳香族炭化水素超薄膜のナノスケール構造・電子状態・発光特性

石墨表面超薄芳香烃薄膜的纳米结构、电子态和发光特性

• 发表时间: 2022
• 作者: 村瀬菜摘;野島周人;林田紘輝;加藤浩之;岡田美智雄;赤井恵;金大貴;渋田昌弘;山田剛司
• 通讯作者: 山田剛司

自己組織化異種二分子膜で創る水素カチオン分子メモリ

自组装异质双层膜创建的氢阳离子分子记忆

• 发表时间: 2022
• 作者: 加藤浩之;棟安 陸;藤野智子;上田 顕;兼松佑典;立川仁典;吉信 淳;森 初果
• 通讯作者: 森 初果