Elucidation of Surface Dynamics of Adsorbed Molecules by Fast IV Measurements of Single Molecule Junctions

通过单分子结的快速 IV 测量阐明吸附分子的表面动力学

基本信息

批准号：
19J21186
负责人：
一色裕次
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：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

2021年度は本研究課題の主題である単分子接合系の構造変化に伴う電子構造の評価だけでなく、異なる吸着構造同士の電子構造変化の違いについて比較も行った。電気伝導度の計測には、金電極と結合し、配位結合、共有結合、ファンデルファールス結合を形成する1,4-benzenediamaine (BDA), 1,4-benzenedithiol (BDT), 1,4-benzenedicyano (BCN), 1,4-benzenediisocyanide (BDI), 4,4’-bipyridine (BPY), 1,6-hexanediamine (HDA), 4-phenylpyridine (PPY), fullerene (C60)の8種の分子を用い、電子構造変化の計測にはBDA, BDT, BDI, BPY, C60の5つの分子を用いた。この計測と密度汎関数法を用いた結合力の評価によって、電気伝導度の減衰率と結合力の間に結合種ごとの相関関係が見られることが新たに分かった。そして、昨年度開発した高速I-V計測システムを改良し、接合構造に機械的な応力を印加しながら電子構造を連続的に評価できるシステムを開発した。新たに構築した高速電流計測システムを用いることで初めて、分子接合を伸長する過程のI－V特性を計測し、3 pmの距離分解を実現することで、電子状態の応力応答性の観察に成功し、金属－分子界面における力学的特性と電気的特性の相関関係の起源を明らかにすることに成功した。これらの成果は，金属―分子界面の物理において重要な知見を与えるものであり、日本分子科学会、日本表面真空学会、ISSS-9ではこの研究成果が評価され、学生優秀発表賞を受賞した。

在2021年，我们不仅由于单分子连接系统的结构变化而评估了电子结构，这是本研究主题的主题，而且还比较了不同吸附结构之间电子结构变化的差异。为了测量电导率，使用了八个分子：1,4-苯并蛋白（BDA），1,4-苯并二硫醇（BDT），1,4-苯并尼苯乙酸（BCN），1,4-苯二乙烯二异氰酸酯（BDI），4,4'-二吡啶烷（BDI） 4-苯基吡啶（PPY）和富勒烯（C60）与金电极结合以形成协调，共价键和范德弗勒斯键，以及五个分子，BDA，BDT，BDT，BDI，BPY，BPY和C60用于测量电子结构变化。使用密度功能方法对结合力进行的测量和评估新近表明，对于每个结合物种，可以看到电导率的衰减率与结合力之间的相关性。我们还改善了去年开发的高速I-V测量系统，并开发了一个系统，该系统允许对电子结构进行连续评估，同时将机械应力应用于关节结构。我们首次使用新建的高速电流测量系统，我们测量了拉伸分子连接的I-V特征，并实现了3 pm的距离分解，并成功地观察了电子状态的应激响应性，并成功地揭示了机械和电气性能之间相关性的起源。这些结果为金属分子界面的物理学提供了重要的见解，这项研究的结果得到了日本分子科学学会，日本表面真空科学学会和ISSS-9的认可，并获得了学生卓越奖励奖。