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化学修飾カーボンナノチューブを探針として用いる走査型トンネル顕微鏡

使用化学改性碳纳米管作为探针的扫描隧道显微镜

基本信息

批准号：
11554034
负责人：
BUHLMANN Philippe
金额：
$ 8.32万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,先端が非常に尖っておりかつ先端の化学修飾が可能なカーボンナノチューブをSTM探針として用いることにより、以前行なったような官能基(並びに化学種)の識別を今回は高分解能かつ高い再現性で可能な手法を開発することが目的である。以前自己組織化単分子膜や導電性ポリマー膜を修飾したSTM探針で行なったような官能基(並びに化学種)の識別を高分解能かつ高い再現性で可能とするために、先端が非常に尖っておりかつ先端の化学修飾が可能なナノチューブをSTM探針として用いることを試みた。以下に示す手順によりナノチューブの金属探針先端への固定が可能となった。ナノチューブ(singleまたはmulti-walled nanotube;SWNT, MWNT)フェルトの硝酸中超音波処理と加熱処理によりナノチューブを比較的小さい小片に切断できることを見出し,これにより少数のナノチューブのみを金属探針先端に固定することが可能になる。先端を非常に尖らせた金属の探針をマイクロマニピュレーターに固定し、その探針先端に伝導性接着剤を付着させた後、光学顕微鏡の観察下、一本一本のナノチューブが配向して並んでいるナノチューブのフェルトに触れさせる。ナノチューブを金属探針先端に固定し、さらに接着剤が固化した後、探針を高分解能透過形電子顕微鏡により評価したところ、確かにナノチューブが金属探針の先端から突きだした形、すなわちナノチューブを探針としたSTM測定が可能となる形で金属探針先端に固定されていることが示された。以上の手順で準備したカーボンナノチューブ探針によりSTM測定が行えている。OHまたはCOOH部位を先端に修飾したMWNT探針を用いてアルカン誘導体のHOPG基板上の吸着単分子膜のSTM観測を行うことで,探針試料間に働く水素結合相互作用によるSTM像におけるコントラストの変化を検討している。

In this study, we have developed a new method for identifying functional groups (and chemical species) with high resolution energy and high reproducibility. In the past, self-organized molecular films and conductive films were modified by STM probes, and recognition of functional groups (and chemical species) was performed. High decomposition energy and high reproducibility were possible. The tips were very sharp. Chemical modification of tips was possible. STM probes were used. The following is an example of how the tip of the metal probe can be fixed. The ultrasonic treatment and heat treatment in nitric acid can be used to cut off small pieces of metal probe tip. The tip of the probe is very sharp. The probe tip is fixed. The probe tip is conductive. After the probe tip is attached, the probe tip is inspected by optical microscope. The probe tip is aligned and contacted. The tip of the metal probe is fixed, and the probe is highly decomposed. The tip of the metal probe is fixed, and the probe is highly decomposed. The tip of the metal probe is evaluated by electron microscope. The tip of the metal probe is fixed. The above manual preparation method is used to determine the STM. The MWNT probe was modified at the COOH site. The STM image transformation of the adsorbed molecular film on the HOPG substrate of the probe sample was discussed.