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。

要实现以分子尺度运行的分子器件，必须详细了解纳米级分子电导率。今年，我们使用超高真空扫描隧道显微镜（STM）尝试了单分子水平的电导率测量。获得的结果如下所述。首先，提出了一种新的“点接触测量方法”，以创建与要测量的分子的点接触，从而使理想的电导率测量值，而无需与分子的两端化学键合成触点电阻，并构建了系统。随后，为了测量纳米级分子的电导率，对制备条件进行了优化，以优化用于在烷基硫醇自组装膜（SAM）中以导电分子（SAM）中的寡噻吩分子分离（以导电分子为导电分子）的孤立分散（SAM），该薄膜（SAM）很难为一个测量的样品进行旋转，并允许一级旋转。使用上述样品，鉴定出寡硫章分子被分离并使用超高真空STM分离并分散在烷硫醇SAM中，然后将STM探针与分离的分子（新提出的和构建的分子）点接触。确认与烷硫醇单层相比，电流的流量非常大。在STM探针和分子之间几乎没有接触性的状态下，使用“点接触测量方法”测量了该结果，并表明它作为理想的电导率测量方法非常有效，该方法避免了电极和分子之间的接触电阻。

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