単一分子レベルでの光物性研究と新規機能性薄膜の創製

单分子水平光学性质研究及新型功能薄膜的制备

• 批准号: 02J06018
• 负责人: 保田 諭
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-02J06018/
• 关键词: 走査型トンネル顕微鏡(STM); 点接触測定法; 自己組織化膜(SAM); 接触抵抗; オリゴチオフェン; 分子デバイス; ナノスケール; アルカンチオール; アゾベンゼン; シス-トランス変化; ドデカンチオール; 光スイッチ; 自己組織化単分子膜(SAM); フリップフロップ; 二成分混合膜

分子スケールで動作する分子デバイスを実現するために、ナノスケールでの分子の導電性について詳細な知見を得ることは必要不可欠である。今年度は、超高真空の走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて、単一分子レベルでの導電測定を試みた。以下に得られた結果を述べる。初めに、測定対象分子にSTM探針を点接触させ、分子両端との化学結合による接触抵抗のない理想的な導電測定を可能にするため、"点接触測定法"を新しく提案し、そのシステムの構築を行った。その後、ナノスケールで分子の導電性を測定するために、測定試料として、電流をほとんど流さないアルカンチオール自己組織化膜(SAM)中に導電性分子として有名なオリゴチオフェン分子を孤立分散させたるための作成条件の最適化を行い、一分子測定が適応可能な作成条件を見出した。上記の試料を用いて、超高真空STMによりアルカンチオールSAM中に孤立分散させたオリゴチオフェン分子を同定したのち、孤立分子にSTM探針を点接触させ、上記で新しく提案・構築した"点接触測定法"を適応し分子の導電測定を試みた結果、アルカンチオール単分子膜上に比べ、非常に大きな電流が流れることが確認された。この結果は、"点接触測定法"を用いることにより、STM探針-分子間の接触抵抗をほとんど含まない状態で測定した結果であり、電極-分子間の接触抵抗を回避した理想的な導電性測定手法として非常に有効であることを示唆する結果が得られた。

Molecular ス ケ ー ル で action す る molecular デ バ イ ス を be presently す る た め に, ナ ノ ス ケ ー ル で の molecular の conductivity に つ い て な detailed knowledge を must る こ と は need not owe で あ る. Our は, ultra high vacuum の walkthrough type ト ン ネ ル 顕 micro mirror (STM) を い て, 単 a molecular レ ベ ル で の conductivity を try み た. The following に yields られた results を described べる. Early め に, determination of polices as molecular に STM probe を point contact さ せ, molecular struck end と の chemical combination に よ る contact resistance の な い ideal な conductivity を may に す る た め, "method of determination of point contact" を new し く proposal し, そ の シ ス テ ム の line build を っ た. , after そ の ナ ノ ス ケ ー ル で molecular の conductivity determination of を す る た め に, determination of test material と し て, current を ほ と ん ど flow さ な い ア ル カ ン チ オ ー ル に conductive molecules in their organization membrane (SAM) と し て famous な オ リ ゴ チ オ フ ェ ン molecular を isolated dispersed さ せ た る た め の made conditions の line optimization を い, determination of the molecular が 応 can If な can be made into the condition を, it shows that た た. Written の sample を with い て, ultra high vacuum STM に よ り ア ル カ ン チ オ ー ル に isolated dispersed in SAM さ せ た オ リ ゴ チ オ フ ェ を ン molecules with fixed し た の ち, isolated molecular に STM probe を point contact さ せ, written で new し く proposal, constructing し た "method of determination of point contact" を optimum 応 し molecular の conductivity を try み た results, ア ル カ ン チ オ ー ル 単 molecular membrane に than べ, very に き な electric current to flow が れ る こ と が confirm さ れ た. こ の results は, "method of determination of point contact" を い る こ と に よ り, STM probe - molecular の contact resistance between を ほ と ん ど containing ま な い state で determination し た results で あ り, electrode - molecular の contact resistance between を avoid し た ideal な conductivity measurement technique と し て very に have sharper で あ る こ と を in stopping す る results ら が れ た.

项目成果

S.Yasuda, H.Shigekawa: "Structures of Self-Assembled Monolayer of Squaraine Molecules Adsorbed on Highly Oriented Pyrolytic Graphite and Au(111) Substrates"Japanese Journal of Applied Physics. 42. 4901-4904 (2003)

S.Yasuda、H.Shigekawa：“高取向热解石墨和 Au(111) 基板上吸附的方酸菁分子自组装单层结构”日本应用物理学杂志。

K.Miyake, S.Yasuda, A.Harada, J.Sumaoka, M.Komiyama, H.Shigekawa: "Formation Process of Cyclodextrin Necklace -Analysis of hydrogen bonding on a molecular level-"Journal of American Chemical Society. (Accepted). (2003)

K.Miyake、S.Yasuda、A.Harada、J.Sumaoka、M.Komiyama、H.Shigekawa：“环糊精项链的形成过程-分子水平上的氢键分析-”美国化学会杂志。

Quantitative Force Measurements In Liquid Using Frequency Modulation Atomic Force Microscopy

• DOI: 10.1063/1.1803932
• 发表时间: 2004-10
• 期刊: Applied Physics Letters
• 影响因子: 4
• 作者: T. Uchihashi;M. Higgins;S. Yasuda;S. Jarvis;S. Akita;Y. Nakayama;J. Sader

S.Yasuda, T.Nakamura, M.Matsumoto, H.Shigekawa: "Phase Switching of a Single Isomeric Molecule and Associated Characteristic Rectification"Journal of American Chemical Society. 125. 16430-16433 (2003)

S.Yasuda、T.Nakamura、M.Matsumoto、H.Shigekawa：“单个异构分子的相转换及相关特征校正”美国化学会杂志。

T.Nakamura, S.Yasuda, T.Miyamae, H.Nozoye, N.Kobayashi, H.Kondoh, I.Nakai, T.Ohta, D.Yoshimura, M.Matsumoto: "Effective Insulating Properties of Autooxidized Monolayers Using Organic Ditellurides"Journal of American Chemical Society. 124. 12642-12643 (200

T.Nakamura、S.Yasuda、T.Miyamae、H.Nozoye、N.Kobayashi、H.Kondoh、I.Nakai、T.Ohta、D.Yoshimura、M.Matsumoto：“使用有机二碲化物的自氧化单分子层的有效绝缘性能