分子間相互作用を用いた分子の同定と制御

利用分子间相互作用识别和控制分子

• 批准号: 11226203
• 负责人: 山田 啓文
• 金额: $ 83.84万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11226203/
• 关键词: 非接触原子間力顕微鏡; NC-AFM; エネルギー散逸像; ケルビンプローブフォース顕微鏡; KFM; 表面電位; 分子種識別; 分子振動; エネルギー散逸; 有機金属界面; 分子分極; 分子分解能観察; フラーレン分子; ケルビンプローブ顕微鏡; 化学修飾探針; 自己組織化膜; 原子分解能観察; FM検出法; 位相同期ループ回路; フラーレン; アルカンチオール

本研究では、有機分子系におけるNC-AHM技術を確立することで、高分解能観察による対象分子の選択、個々の分子への直接アクセスとその物性計測を可能とすることを目標としている。今年度の研究においては、表面電位による高分解能分子種官能基識別および分子スケール振動エネルギー散逸計測を行った。鎖長の異なるアルカンチオール相分離SAM膜(decanethiol : C_<10>-dodecanethiol : C_<12>)を作製し、表面電位観察を行った。相分離構造はSTMおよびNC-AFMにより観察された。C_<12>およびC_<10>の両ドメインにおいて分子分解能観察像が得られ、高配向のSAM膜となっていることが確認された。高分解能表面電位測定の結果は、C_<10>ドメインのほうが約30mV電位が低くなることを示しており、CH_2ユニット1つあたりの電位変化分は約15mVとなることが示された。これは、これまでのEvansらによる結果(9.3mV)やLuらによる巨視系における測定結果(14.1±3.1mV)と整合することが分かった。振動エネルギー散逸の計測は、有機分子薄膜を構成する分子の配向やコンフォメーションと強く関連する可能性があることから、その局所表面電位や力学応答分布と同様に、分子物性の評価あるいは分子種を識別する上で有効であると考えられる。本実験では、MoS_2へき開面上に超高真空中で蒸着堆積した銅フタロシアニン(CuPc : Cu-phthalocyanine)薄膜の分子スケールの散逸コントラストについての実験を行った。振動エネルギー散逸像においても、構造観察像と同様なサブ分子スケールのコントラストが観察された。CuPcは、分子面に対して垂直方向に大きく突出したπ電子軌道を有しているため、基板に対して平行配向した分子を分子スケールでNC-AFM観察した場合、その電子軌道と探針との相互作用が探針の運動状態やNC-AFM観察像に大きな影響を与えるものと考えられる。

This study で は, organic molecules に お け る NC code - AHM を establish す る こ と で and examines high decomposition can 観 に よ る like molecular の seaborne sentaku, a 々 の molecular へ の directly ア ク セ ス と そ の property measuring を may と す る こ と を target と し て い る. Our study の に お い て は, surface potential に よ る high decomposition can molecular senses based recognition お よ び molecular ス ケ ー ル vibration エ ネ ル ギ ー degradation of measuring line を っ た. Long locks の different な る ア ル カ ン チ オ ー ル SAM phase separation membrane (decanethiol: C_ 10 > < - dodecanethiol: C_ < 12 >) を cropping し line, surface potential 観 examine を っ た. Phase separation structure および STMおよびNC-AFMによ によ 観 cha された. C_ < 12 > お よ び C_ 10 > < の struck ド メ イ ン に お い て molecules can 観 examine like が ら れ, high match to の SAM membrane と な っ て い る こ と が confirm さ れ た. High decomposition can は, surface potential measurement の results C_ 10 > < ド メ イ ン の ほ う が about 30 mv potential が low く な る こ と を shown し て お り, CH_2 ユ ニ ッ ト 1 つ あ た り の potential - tumble about 15 mv と は な る こ と が shown さ れ た. こ れ は, こ れ ま で の Evans ら に よ る results (9.3 mV) や Lu ら に よ る macroscope is に お け る determination results (14.1 + / - 3.1 mV) と integration す る こ と が points か っ た. Vibration エ ネ ル ギ ー dissipative の measuring は, organic molecules film を す る molecular の match to や コ ン フ ォ メ ー シ ョ ン と strong く masato even す る possibility が あ る こ と か ら, そ の bureau surface potential 応 や mechanics with others in a distribution と に, molecular property の 価 あ る い は molecular を recognition す る で have sharper で あ る と exam え ら れ る. This be 験 で は, MoS_2 へ き で evaporate in the open surface に ultra-high vacuum accumulation し た copper フ タ ロ シ ア ニ ン (CuPc: Cu - phthalocyanine) film の molecular ス ケ ー ル の dissipative コ ン ト ラ ス ト に つ い て の be 験 を line っ た. Vibration エ ネ ル ギ ー dissipation like に お い て も, tectonic 観 examine with others like と な サ ブ molecular ス ケ ー ル の コ ン ト ラ ス ト が 観 examine さ れ た. CuPc は, molecular surface に し seaborne て vertical に big き く prominent し た PI electron orbital を have し て い る た め, substrate に し seaborne て parallel distribution to し た を molecules ス ケ ー ル で NC - AFM 観 examine し た occasions, そ の electron orbital と probe と の interaction が や NC - AFM probe の motion state 観 was like に き な influence を and え る も の と Take えられる.

项目成果

Shin-ichi Yamamoto: "Nanoscopic imaging of mechanical properties of metal films with magnetic-force-controlled AFM"Surface Science. 433-435. 567-574 (1999)

Shin-ichi Yamamoto：“利用磁力控制 AFM 对金属薄膜的机械性能进行纳米成像”表面科学。

Xinqi Chen: "Investigation of Surface Potential on Ferroelectric Organic Molecules by Scanning Probe Microscopy"Japanese Journal of Applied Physics. 38. 3932-3935 (1999)

陈新奇：“通过扫描探针显微镜研究铁电有机分子的表面电势”日本应用物理学杂志。

Nobuo Satoh: "Investigations of Local Surface Properties by SNOM Combined with KEM Using a PZT Cantilever"EICE Trans. Electron.. Vol.E85-C No.12. 2071-2076 (2002)

Nobuo Satoh：“使用 PZT 悬臂通过 SNOM 与 KEM 相结合对局部表面特性进行研究”EICE Trans。

Keiichi Umeda: "Surface Potential Measurement of Oligothiophene Ultrathin Film by Kelvin Probe Force Microscopy"Jpn. J. Appl. Phys.. Vol.40, No.6B. 4381-4383 (2001)

Keiichi Umeda：“通过开尔文探针力显微镜测量低聚噻吩超薄膜的表面电位”Jpn。

Xinqi Chen: "Strong substrate effect in local poling of ultrathin ferroelectric polymer films"Thin Solid Films. 353. 259-263 (1999)

陈新奇：“超薄铁电聚合物薄膜局部极化中的强基底效应”固体薄膜。