超単分散金ナノ粒子低次元超格子の創製と単電子トンネル素子への応用

超单分散金纳米颗粒低维超晶格的构建及其在单电子隧道器件中的应用

• 批准号: 13740392
• 负责人: 寺西 利治
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Japan Advanced Institute of Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740392/
• 关键词: 金ナノ粒子; 粒径制御; 低次元超格子; 平面一次元鎖列; 二次元超格子; 固相熱処理; テンプレート法; 単電子トンネル素子

昨年度報告した微細金ナノ粒子の固相熱処理による粒径制御に関して、有機配位子をドデカンチオールからオクタデカンチオールに変えることで、粒径制御範囲を3.4〜9.7nmまで広げることができた。熱処理による粒子の成長は、金の融点効果理論で整理することができ、粒子の合体・成長に必要な粒子表面の融解温度は、粒子自身のそれの半分以下であると結論付けられた。次に、ドデカンチオール保護金ナノ粒子(粒径5.4nm)をLB法にて単層薄膜化し、GaAs上に作製した500nmギャップ金電極間に転写することにより、単層膜内の電子輸送特性を検討した。4.2Kにおいては電子のふるまいはクーロンブロッケードに支配されるが、室温ではオーミックなI-V応答となり、室温でクーロンブロッケード現象を発現するには、粒径2nm以下の微細なナノ粒子が必要であることが分かった。現在、1.5nm金ナノ粒子二次元超格子の大表面積化に成功しており、その電子輸送特性の粒径、粒子間距離依存性を検討中である。ナノ粒子二次元超格子の電子輸送特性は、超格子の対称性にも大きく依存すると考えられるため、次に、金ナノ粒子低対称性二次元超格子の創製について検討した。二回対称である平面一次元鎖列については、昨年度までに、ナノスケール山谷構造炭素基板に3.4nm金ナノ粒子溶液を滴下することなどにより達成された。さらに、基板へのナノ粒子溶液の滴下およぴ真空下(〜10^<-3>torr)での熱処理(300-℃)を繰り返すことにより、ナノ粒子は谷方向に選択的に合体・成長し、アスペクト比2程度の金ナノロッド列の作製に成功した。一方、塩基性配位子であるbis-4,4'-(4,4'-dithiobutylbenzyl)-N,N,N',N'-tetraetyl amineを合成し、金ナノ粒子の保護配位子として用いたところ、2.4nmの超単分散金ナノ粒子が得られた。これに1,3,5-ベンゼントリカルボン酸あるいは酢酸を添加し中和後、親水性基板に水溶液として展開することにより、三回対称疑似ハニカムあるいは四回対称正方晶二次元超格子を形成させることに成功した。

Last year's annual report on particle size control in solid phase heat treatment of fine gold particles, organic ligands, particle size control range from 3.4 to 9.7 nm Heat treatment of particles growth, melting point effect theory, particle assembly, growth, melting temperature of the particle surface, particle itself, half a minute below the conclusion Next, electron transport characteristics in single-layer films were investigated by LB method for single-layer deposition of protective gold particles (particle size 5.4 nm), deposition on GaAs to 500nm, and deposition between gold electrodes. 4.2 K electron emission is controlled by room temperature I-V emission, room temperature I-V emission occurs, and fine particles with particle size less than 2 nm are necessary. At present, 1.5nm gold particles have been successfully converted into a quadratic superlattice with a large surface area. The dependence of electron transport characteristics on particle size and distance between particles is under discussion. The electron transport characteristics of the particle quadratic superlattice are discussed in detail in the paper. Two-phase planar one-dimensional locking is achieved by dropping a 3.4 nm gold particle solution onto a valley structure carbon substrate. In <-3>addition, the heat treatment (300-℃) under vacuum (~ 10^ torr) of the substrate particle solution was carried out successfully in the process of mixing, growing and selecting the particle valley direction according to the selected particle valley direction. The synthesis of bis-4,4'-(4,4'-dithiobutylbenzyl)-N,N, N', N'-tetraetyl amine, the protection ligand of gold particles, and the ultra-dispersed gold particles of 2.4 nm were obtained. After the addition of 1,3,5-tetrahedral acid to the hydrophilic substrate, the aqueous solution was developed into a three-ring tetrahedral lattice.

项目成果

T.Teranishi et al.: "Heat-induced Size Evolution of Gold Nanoparticles in Solid State"Adv. Mater.. 13(22). 1699-1701 (2001)

T.Teranishi 等人：“固态金纳米粒子的热诱导尺寸演化”Adv。

T.Teranishi et al.: "Planar Array of ID Gold Nanoparticles on Ridge-and-Valley Structured Carbon"J.Am.Chem.Soc.. (in press). (2002)

T.Teranishi 等人：“Ridge-and-Valley Structured Carbon 上的 ID 金纳米粒子平面阵列”J.Am.Chem.Soc.（正在出版）。

T.Teranishi et al.: ""Metal Nanoparticle Superlattices" In Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology"American Scientific Publishers (in press). (2003)

T.Teranishi 等人：“纳米科学和纳米技术百科全书中的“金属纳米粒子超晶格””美国科学出版社（正在出版）。

T.Teranishi: ""Metallic Colloids"In Encyclopedia of Surface and Colloid Science"Marcel Dekker. (2002)

T.Teranishi：“表面和胶体科学百科全书中的“金属胶体””Marcel Dekker。