金属ナノ粒子低次元超格子を用いたナノ電子・磁気デバイスの創製

使用金属纳米颗粒低维超晶格创建纳米电子/磁性器件

• 批准号: 15681009
• 负责人: 寺西 利治
• 金额: $ 18.89万
• 依托单位: University of Tsukuba (2004-2005)Japan Advanced Institute of Science and Technology (2003)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15681009/
• 关键词: 金属ナノ粒子; 超格子; ナノ電子デバイス; 単電子トンネル; ナノ磁気デバイス; 超高密度磁気記録媒体; トンネル抵抗; 超高密度垂直磁気記録; 異方性相分離構造; 強磁性スピン偏極; 対称性制御; 金ナノワイヤー

金属ナノ粒子を組織化すると、量子サイズ効果を利用した低消費電力・低発熱のナノ電子デバイスを構築することができる。さらに、金属ナノ粒子の二次元組織化技術は、Tbits/inch^2級の超高密度磁気記録媒体の創製にも極めて有用である。本年度は、デバイス構成単位となるAuクラスターの選択的大量合成、単一微細Auナノ粒子のSTS測定によるトンネル抵抗の評価、nc-AFMによるAuナノ粒子上の単一電子の観察、Auナノ粒子二次元超格子の粒子間距離低減に向けたポルフィリン誘導体保護Auナノ粒子の合成・キャラクタリゼーションについて検討した。また、高い一軸結晶自記異方性および保磁力を有するFePtナノ粒子の溶媒フリー合成法の開発を行った。ナノデバイスの新規構成単位と期待されるAuクラスターの選択的大量合成では、ホスフィン保護AU_<11>クラスターとチオールとの配位子交換反応により、Au_<25>クラスターの選択的大量合成に成功した。Auナノ粒子の電子物性として、粒径2nm程度のアルカンチオール保護Auナノ粒子のSTS測定により、アルカンチオール層のトンネル抵抗がヘキサンチオールからオクタンチオールへの変化で1桁増加することを明らかにした。また、nc-AFMによる力測定により、Auナノ粒子上の単一電子観察に成功した。Auナノ粒子の保護配位子として、ポルフィリン誘導体であるmeso-5,10,15,20-tetrakis(2-thioacethylphenyl)porphyrinおよびmeso-5,10,15,20-tetrakis(2-thioacethylmethylphenyl)porphyrinを設計・合成し、Auナノ粒子の合成を行った。UV-visスペクトルから、ポルフィリン環がナノ粒子表面に対して平行に位置しており、ポルフィリン環とAuナノ粒子表面間の距離がポルフィリン環の電子状態や構造に影響していることが分かった。次に、磁性ナノ粒子であるFePtナノ粒子の合成を、無溶媒条件下、オレイン酸、オレイルアミン存在下、鉄および白金アセチルアセトナートのポリオール還元により行った。その結果、磁気デバイスの実用サイズである6nmの単分散FePtナノ粒子が得られ、その二次元超格子は高い熱安定性を示した。

通过组织金属纳米颗粒，可以使用量子尺寸效应构建具有低功耗和低热量产生的纳米电子设备。此外，金属纳米颗粒的二维组件对于创建Tbits/Inch 2的超高密度磁性记录介质非常有用。今年，我们研究了AU簇的大规模合成，这些簇是设备结构单位，通过STS测量单个细胞纳米颗粒对隧道的抗性评估，使用NC-AFM对Au纳米粒子上的单电子观察，以及使用NC-AFM的纳米颗粒进行观察，以及对卟啉衍生物的合成，以减少孢子衍生的Au nanopatticles的合成，以减少孢子型衍生的Au nanopatticles，以相互构成的群体衍生物群体的分子构成群体的分子构成群体的群体划分。 AU纳米颗粒。此外，开发了一种具有高单轴晶体自身抗体和强制力的富含纳米颗粒的无溶剂合成方法。在选择性质量合成的纳米构造和预期的AU簇的新结构单元中，通过在受磷素保护的AU_ <11>簇和硫醇之间的配体交换反应中，Au簇的选择性质量合成取得了成功。至于Au纳米颗粒的电子性能，粒度约为2 nm的烷硫醇保护的Au纳米颗粒的STS测量表明，当从甲基硫醇从甲酰硫醇从甲基硫醇造成的变化时，烷硫醇层的隧道电阻会增加。此外，通过使用NC-AFM的力测量，对Au纳米颗粒上的单电子观察成功。作为Au纳米颗粒的保护性配体，卟啉衍生物Meso-5,10,15,15,20-Tetrakis（2-甲基乙基苯基）卟啉和5,10,15,15,20-Tetrakis（2- 2-硫代乙基甲基苯基）卟啉的卟啉和合成和合成。 UV-VIS光谱表明，卟啉环位于纳米颗粒表面平行的，并且卟啉环与Au纳米颗粒表面之间的距离会影响卟啉环的电子状态和结构。接下来，在无溶剂条件下，通过在油酸和油基胺的存在下将铁和乙酰乙酰胺的铂还原在无溶剂条件下进行的磁性纳米颗粒的合成。结果，获得了6 nm的单分散纳米颗粒（用于磁性设备的实际尺寸），二维超晶格表现出高热稳定性。

项目成果

One-pot synthesis of large FePt nanoparticles from metal salts and their thermal stability

• DOI: 10.1021/la053504p
• 发表时间: 2006-04-11
• 期刊: LANGMUIR
• 影响因子: 3.9
• 作者: Nakaya, M;Kanehara, M;Teranishi, T
• 通讯作者: Teranishi, T

ボトムアップのナノテクノロジー〜金属ナノ粒子の自在配列制御と電子・磁気物性〜

自下而上的纳米技术〜金属纳米粒子的自由排列控制和电子/磁性能〜

• 发表时间: 2005
• 期刊: 表面技術 56(7)
• 作者: Y.Azuma;M.Nakaya;T.Teranishi;寺西 利治;M.Nakaya;Y.Shichibu;H.Zhang;寺西 利治;寺西 利治;寺西 利治
• 通讯作者: 寺西 利治

ボトムアップテクノロジーによる無機ナノ粒子多次元超格子の構築

利用自下而上技术构建无机纳米颗粒多维超晶格

• 发表时间: 2005
• 期刊: 機能材料 9
• 作者: Y.Azuma;M.Nakaya;T.Teranishi;寺西 利治;M.Nakaya;Y.Shichibu;H.Zhang;寺西 利治;寺西 利治;寺西 利治;寺西 利治
• 通讯作者: 寺西 利治

Tunneling Resistance Evaluations of Double-Barrier Tunneling Structures, Including an Alkanethiol-Protected Au Nanoparticles

包含烷硫醇保护的金纳米颗粒的双势垒隧道结构的隧道电阻评估

• 发表时间: 2005
• 期刊: Phys.Rev.B 72
• 作者: N.Kodo;M.Kurhara;M.Yamada;M.Miyake;M.Nishijima;T.Ohsuna;F.Mizukami;M.Sakamoto;Y.Azuma et al.;寺西 利治;M.Kanehara et al.;Y.Shichibu et al.;H.Zhang et al.
• 通讯作者: H.Zhang et al.

金属ナノ粒子の一次・二次構造制御と物性

金属纳米粒子的一级/二级结构控制和物理性质

• 发表时间: 2006
• 期刊: Electrochemistry (印刷中)
• 作者: N.Kodo;M.Kurhara;M.Yamada;M.Miyake;M.Nishijima;T.Ohsuna;F.Mizukami;M.Sakamoto;Y.Azuma et al.;寺西 利治
• 通讯作者: 寺西 利治