ナノ機械の駆動を目指した外部信号による分子間力の制御

使用外部信号驱动纳米机器控制分子间力

• 批准号: 16651077
• 负责人: 島田 敏宏
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16651077/
• 关键词: 光起電力; 分子間力; ブラウン運動; 電荷移動錯体; 水晶振動子; カンチレバー; 周波数検出; ナノ機械; Alq3; 光励起; 強誘電体; エピタキシャル成長; 異常光起電力; 偏光; 一軸配向; 液中AFM

本研究では、現在のマイクロマシンと生物が利用する熱揺らぎを運動に変換する機構を融合してナノマシンへの展望を開くことを長期目標とし、第一歩として表面間の分子間相互作用を光や電位など微小機械上で電子回路技術を用いて制御できる刺激により変化させることを試みた。具体的には、単結晶の表面を光や電位を感じて分子間相互作用が変化する分子によって化学修飾し、表面間に働く力(接着力や摩擦力)を外部刺激(光や電場)の関数として測定することを目標とした。力を敏感に測定するため、水晶振動子をカンチレバーとして用いて周波数シフトのFM位相検出を行う回路を製作した。STM用のピエゾを購入し、溶液中での測定を試みている。また、極性半導体分子であるAlq3について、偏光を照射しながら薄膜成長を行うと偏光の向きに結晶方位が配向することがわかった。この機構は、本研究が目的としている分子間相互作用の光による変化に関連していること、具体的には単一分子ではなく、エピタキシャル成長により反転対称性を失って成長した微結晶・クラスターが光励起されて大きな電場が生じ、それが分子をひきつけることが理由であると考えられる。装置の開発がほぼ終わったので、今後はカンチレバー先端の分子とパターン化した表面と野相互作用、化学修飾した微粒子を用いて、光の断続照射によるブラウン運動の制御の可能性を探る。

This study is the first step in the study of molecular interactions between surfaces, optical potential, microelectronics, and electronic circuits. Specific crystal surface photopotential sensing, molecular interaction, chemical modification, surface friction, external stimulus (photoelectric field) and measurement Force measurement, crystal oscillator, frequency modulation, phase modulation, and loop generation STM is used for the determination of trace amounts in solution. For polar semiconductor molecules, Alq3 is the most important factor in the growth of thin films. The mechanism of this study is to investigate the relationship between molecular interaction and photochemistry, and to examine the reasons for this. To explore the possibility of controlling the movement of molecules, surface interaction, chemical modification, micro-particles and light irradiation in the future.

项目成果

Band structure and molecular orientation of ultrathin epitaxial films of squaric acid

方酸超薄外延薄膜的能带结构和分子取向

• 发表时间: 2004
• 期刊: J.Phys.Chem.B 108
• 作者: T.Shimada;H.Taira;T.Miyadera;A.Koma;K.Saiki
• 通讯作者: K.Saiki

Bulk-like pentacene epitaxial films on hydrogen-terminated Si(111)

• DOI: 10.1063/1.2008371
• 发表时间: 2005-08
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Shimada;H. Nogawa;T. Hasegawa;R. Okada;H. Ichikawa;K. Ueno;K. Saiki

有機分子のエピタキシャル薄膜成長における光励起の影響

光激发对有机分子外延薄膜生长的影响

• 发表时间: 2005
• 期刊: 日本結晶成長学会誌 32
• 作者: 有田亮太郎;諏訪雄二;黒木和彦;青木秀夫;島田敏宏
• 通讯作者: 島田敏宏

Uniaxial alignment of Alq3 by laser-assisted molecular beam epitaxy.

通过激光辅助分子束外延进行 Alq3 的单轴排列。

• 发表时间: 2005
• 期刊: Jpn. J. Appl. Phys. (EXP.LETT.) 44
• 作者: H. Ichikawa;K. Saiki;T. Suzuki;T. Hasegawa;T. Shimada
• 通讯作者: T. Shimada

Electron spectroscopy of organic thin-film FETs

有机薄膜 FET 的电子能谱

• 发表时间: 2005
• 期刊: Electronic Engineering in Japan 152
• 作者: T.Oka;H.Aoki;T.Shimada
• 通讯作者: T.Shimada