超精密表面化学反応の開発と炭素ナノ構造体の磁性開拓

本年度は、磁場中で動作する極低温超高真空走査型トンネル顕微鏡・原子間力顕微鏡システムへ装置改造のため、１１Ｔのマグネット内に挿入できる顕微鏡ヘッド・搬送システムの一部・試料ホルダーなどを設計・制作した。また、本装置が設置するために必要なピットも研究室内に製作した。今後、顕微鏡の配線・真空チャンバーの設計製作・真空システムの導入を行う予定である。研究計画テーマ1の逐次反応の開発とヘテロ構造体の合成に関して、本研究課題の開始前に既に実現した1次元ブロックコオリゴマーの合成を更に発展させ、2次元への拡張を目指した。その結果、合成されるアセチレンリンカーの柔らかさに起因して、生成した構造体の自由度が高く、2次元に大きく拡張できないことが分かった。一方で、脱水素を伴わないラダーオリゴマーの合成を実現した。研究計画テーマ2の局所化学反応による自在合成に関して、ラジカル部位の精密制御を行った。特に、付加反応の確立に向け、非弾性トンネル電流による脱ハロゲンで生成したラジカルの電子状態や構造を極低温超高真空走査型トンネル顕微鏡を用いて解明を試みた。その結果、３つの異性体構造を探針で制御することに成功した。また、トンネル電流の大きさを制御することで、エネルギー的に不安定なラジカル種を実験的に生成できることを見出した。自動化ブログラムを作成することで、この分子構造操作の再現性を向上させた。また、スピンを有する分子を用いて、金表面上に生成したインターカレーション膜との影響に関しても知見を得た。

本年度は、磁場中で動作する極低温超高真空走査型トンネル顕微鏡・原子間力顕微鏡システムへ装置改造のため、１１Ｔのマグネット内に挿入できる顕微鏡ヘッド・搬送システムの一部・試料ホルダーなどを設計・制作した。また、本装置が設置するために必要なピットも研究室内に製作した。今後、顕微鏡の配線・真空チャンバーの設計製作・真空システムの導入を行う予定である。研究計画テーマ1の逐次反応の開発とヘテロ構造体の合成に関して、本研究課題の開始前に既に実現した1次元ブロックコオリゴマーの合成を更に発展させ、2次元への拡張を目指した。その結果、合成されるアセチレンリンカーの柔らかさに起因して、生成した構造体の自由度が高く、2次元に大きく拡張できないことが分かった。一方で、脱水素を伴わないラダーオリゴマーの合成を実現した。研究計画テーマ2の局所化学反応による自在合成に関して、ラジカル部位の精密制御を行った。特に、付加反応の確立に向け、非弾性トンネル電流による脱ハロゲンで生成したラジカルの電子状態や構造を極低温超高真空走査型トンネル顕微鏡を用いて解明を試みた。その結果、３つの異性体構造を探針で制御することに成功した。また、トンネル電流の大きさを制御することで、エネルギー的に不安定なラジカル種を実験的に生成できることを見出した。自動化ブログラムを作成することで、この分子構造操作の再現性を向上させた。また、スピンを有する分子を用いて、金表面上に生成したインターカレーション膜との影響に関しても知見を得た。