金属微小接合の溶液内安定形成とコンダクタンス量子化挙動の制御

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電子線リソグラフィーと反応性イオンエッチングを用いて作製したAuナノ電極を用いて、単一分子接合の電気伝導度計測、およびラマンスペクトル計測を行うことを試みた。単一分子接合形成にはMechanical Controllable Break Junctions(MCBJ)法を用いた。本手法は単一分子接合形成法として一般的に用いられる方法で、機械的に金属ナノ接合の接合形成、破断を制御することでナノギャップ電極や単一分子接合を形成する手法である。MCBJ電極は以下のような手順で作製した。厚さ0.8mmのAl基板を陽極酸化し表面に絶縁性の酸化膜(Al_2O_3層)を形成させた。その後、Al_2O_3表面にポリイミド層をスピンコートにより作製した。続いて本基板上に電子線リソグラフィー、法によりAuナノ電極を作製した。最後に反応性イオンエッチングによりポリイミド層を除去することでMCBJ電極とする。単一分子接合は、上記のMCBJ電極を用い、1mM4,4'-ビピリジン水溶液中にて接合形成、破断を繰り返すことで作製した。接合形成、破断過程の電流を測定することで、単一分子接合の電気伝導度を評価した。単一分子接合の伝導度、ラマンスペクトル同時測定は、MCBJ装置を顕微ラマン分光装置に組み込むことで行った。MCBJ法による伝導度測定下において顕微ラマン分光を行うことで、単一分子接合のラマンスペクトルを測定し、単一分子の架橋状態評価を試みた。4,4'-ビピリジン単一分子接合の伝導度、ラマンスペクトル同時測定達成後は、架橋分子種の拡張や電気化学電位制御下における測定、ナノ電極形状依存性についても検討を行った。