2原子間の化学結合に伴う分子軌道形成過程の直接観察

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本研究では、原子間力顕微鏡/走査トンネル顕微鏡の複合装置(AFM/STM)と超短電圧パルス制御技術を融合して、2原子の化学結合に伴う分子軌道の形成過程をエネルギースケールで追跡可能な超短電圧パルストンネル分光法(Ultra-Short Voltage Pulse Scanning Tunneling Spectroscopy; USVP-SPS)を開発する。令和4年度は、令和3年度に構築したUSVP-SPS制御システムを活用して、Si(111)-(7x7)表面を対象とした局所分光測定の精度向上化、および当初の目的であった、2原子の化学結合に伴う分子軌道形成過程の計測を進めてきた。以下に、本年度の実績をまとめる。(1)ソフトウェアの改良・およびコントローラ-システム本体(AFM/STM)間の再整備をおこない、昨年度の課題であったトンネル電流電圧曲線データのS/N比を向上させることに成功した。これにより、計測データからSi(111)-(7x7)表面の局所状態密度の情報を抽出することに成功し、それが先行研究の結果を再現できていることが確認できた。(1)パルス印可の遅延時間を変化させて(1)と同様の計測を行った。その結果、計測でえられる2つのデータ局所状態密度の特徴的差異を見出すことができた。現在、この結果は、探針先端原子と試料先端原子の間に形成される化学結合に伴う電子状態の変化を反映、つまり、本研究の目的である2原子間の化学結合に伴う分子軌道形成過程をエネルギースケールで追跡したものだと考察している。