単一分子計測に向けたSTM-電場変調分光法の高度化

用于单分子测量的 STM 电场调制光谱的进展

• 批准号: 17760021
• 负责人: 飛田 聡
• 金额: $ 1.86万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research (2007)Tokyo Institute of Technology (2005-2006)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17760021/
• 关键词: 走査トンネル顕微鏡; 電場変調分光; 単一分子計測

本研究では、申請者らが考案・開発したSTM-電場変調分光法のもつポテンシャルを最大限引き出すことにより、単一分子計測を可能にしうる強力な実験手法を誕生させることを目指した。最終年度となった今年度は、変調電場に対する分子の周波数応答を個別に検出・解析するため過去二年間にわたって設計と開発を進めてきたSTM-電場変調分光装置の制御系および信号検出・処理系を超高真空STMに組み込んで、その性能を評価するとともに、本手法の有効性を示すためのデモンストレーション実験を行った。具体的には、ラングミュア・ブロジェット法を用いて、あらかじめ精密に構造を規定した色素分子膜を基板上に作製し、開発した新システムでSTM-電場変調分光測定を行った結果、当初の予想通り、膜構造が対称中心をもつか否かに応じて異なる周波数に現われる変調電場への応答成分を、S/N良く検出することができた。また、対称中心をもつドメインと持たないドメインが混在する膜構造を準備し、STM探針を走査しながら周波数応答をマッピングすることで両ドメインの空間分布をイメージングすることを試みた結果、STMトポグラフ像からは識別が困難であったドメインの大きさやその種類を、画像中に明瞭に捉えることができた。さらに、基板上に離散的に吸着させたナノサイズの色素分子会合体を対象として高分解能測定を試み、それぞれの会合状態を反映していると解釈できる周波数応答信号を検出することに成功した。このように、本研究課題を通して、以前はなしえなかった高度な測定が可能となり、STM-電場変調分光法は新たなる一歩を踏み出した。

This study indicates that the applicant has developed a powerful method for measuring molecules with maximum emission limits. In the last two years, the design and development of STM-electric field modulating spectroscopic devices have been improved, and the control system and signal detection and processing system of ultra-high vacuum STM-electric field modulating spectroscopic devices have been improved. The specific application of this method is to define the precise structure of pigment molecular films on substrates, to develop new structures, to determine the results of STM-field modulation spectroscopy, to determine the initial structure of films, to determine the center of symmetry, to determine the number of cycles, to determine the response components of modulated electric fields, and to determine the S/N ratio. For example, if the STM probe is used to detect the frequency of the signal, the spatial distribution of the signal is difficult to identify, and the type of signal is difficult to detect. For example, if the dye molecule is separated from the substrate, the dye molecule is separated from the substrate. This research topic is a new step in the field of STM-modulated spectroscopy.