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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

基本信息

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

项目摘要

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 properties, conductivity, absorption/emission properties, molecular highest occupied orbital (HOMO) level and molecular lowest non-occupied orbital (LUMO) level are all missing. Charge movement in molecular superfilms, HOMO/LUMO, positive hole/electron flow, electrostatic interaction between electrode substrates, and potential difference between orbital paths This is the first time I've ever heard of it. This research topic is to investigate the relationship between the distance between HOMO/LUMO alignment and substrate and the measurement of electrical conductivity and optical properties of molecular ultra-thin films. In 2005 and 2004, the development of differential reflection spectroscopy (DRS) devices and functional groups was reviewed. For the former DRS device, the measurement of HOMO level and LUMO level in photoelectron spectroscopy can be performed in ultra-high vacuum, and the measurement of optical absorption characteristics can be performed in vacuum, which is ideal. The design and fabrication of DRS devices in solution systems are different from existing ultra-high vacuum devices. The research on chemical reaction and charge transfer of functional groups in one and the other has been made progress. The result of the prior X-ray absorption spectroscopy was that H atoms were adsorbed on functional groups and the charge was transferred. The validity of molecular orbital (MO) calculation is confirmed by the stability of molecular orbital (MO) calculation, the stability of molecular orbital (MO) calculation and the stability of electron emission from metal substrate.