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

超精密表面化学反应的发展和碳纳米结构磁性的发展

• 批准号: 22H00285
• 负责人: 川井 茂樹
• 金额: $ 27.04万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H00285/
• 关键词: 表面化学; 走査型プローブ顕微鏡; グラフェンナノリボン; 表面反応; 磁性; 原子間力顕微鏡; 走査型トンネル顕微鏡; 炭素ナノ構造体; 単分子

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。

This year, the ultra-low temperature and ultra-high vacuum investigation type of micro-mirror and atomic force micro-mirror system equipment transformation, 11T and 11T micro-mirror system design and production. This device is set up to be manufactured in the laboratory. In the future, the layout of micromirrors, the design and manufacture of vacuum switches, and the introduction of vacuum switches will be scheduled. The development of the first and second dimensional structures is related to the synthesis of the first and second dimensional structures As a result, the synthesis of the structure is very complicated, and the degree of freedom of the structure is very high. A party, dehydration, etc. The research project is aimed at the precise control of chemical reactions in the field of synthesis and synthesis. Special and additional reactions to establish the direction of non-reactive electron current, the formation of electron state, the structure of ultra-low temperature ultra-high vacuum electron micro-mirror, and the application of micro-analysis. The results show that the structure of the heterostructure is successfully controlled. A large amount of current is generated in the process of generation. Automation of the molecular structure of the production process, the reproducibility of the process is improved The molecular structure of the metal layer was studied.

项目成果

Heterocyclic Ring‐Opening of Nanographene on Au(111)

Au(111)上纳米石墨烯的杂环开环

• DOI: 10.1002/anie.202017137
• 发表时间: 2021
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Sun Kewei;Sugawara Kazuma;Lyalin Andrey;Ishigaki Yusuke;Uosaki Kohei;Taketsugu Tetsuya;Suzuki Takanori;Kawai Shigeki
• 通讯作者: Kawai Shigeki

Multiple molecular interactions between alkyl groups and dissociated bromine atoms on Ag(111)

Ag(111) 上烷基和解离溴原子之间的多重分子相互作用

• DOI: 10.1039/d2cp03198a
• 发表时间: 2022
• 期刊: Physical Chemistry Chemical Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Kawai Shigeki;Sugawara Kazuma;Ma Yujing;Sun Kewei;Custance Oscar;Ishigaki Yusuke;Suzuki Takanori
• 通讯作者: Suzuki Takanori

探針による三次元分子の構造異性化

使用探针进行三维分子的结构异构化

• 发表时间: 2023
• 作者: 川井 茂樹;Z. Yuan;L. Kurki;T. Nishiuchi;T. Kodama;K. Sun;O. Custance;T. Kubo;A. S. Foster
• 通讯作者: A. S. Foster

Spin Polarization of Trioxotriangulene Neutral Radicals on a AuSix/Au(111) Surface

AuSix/Au(111) 表面上三氧三烯中性自由基的自旋极化

• 发表时间: 2023
• 作者: Z. Yuan;T. Murata;K. Sun;Y. Morita;S. Kawai
• 通讯作者: S. Kawai

On‐Surface Synthesis of Porphyrin‐Complex Multi‐Block Co‐Oligomers by Defluorinative Coupling

通过脱氟偶联在表面合成卟啉复合物多嵌段共聚低聚物

• DOI: 10.1002/anie.202114697
• 发表时间: 2021
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Kawai Shigeki;Ishikawa Atsushi;Ishida Shin‐ichiro;Yamakado Takuya;Ma Yujing;Sun Kewei;Tateyama Yoshitaka;Pawlak R?my;Meyer Ernst;Saito Shohei;Osuka Atsuhiro
• 通讯作者: Osuka Atsuhiro