走査トンネル顕微鏡による単一分子の振動分光および電気伝導特性の評価

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走査トンネル顕微鏡(STM)の分子操作による単分子レベルで制御された高度なモデル構造体の形成と物性評価についてのデモンストレーションを目的として水分子を用いた水素結合系クラスターおよび水-水酸基複合体の形成、水素輸送の実空間観測などを行った。平成22年度中に行った研究成果は原著論文として米科学誌に掲載されている。具体的には単分子レベルで制御されたモデル構造体の形成と評価について金属表面上に吸着した水分子を用いてデモンストレーションを行った。モデル構造体の形成は分子の解離や分子操作を複合的に組み合わせることで行っており、これまでにない高度な系の形成に成功した。特に水-水酸基の一次元水素結合系における水素輸送の直接観測は世界でもこれまでに例を見ない成果であったと考えている。また、今年度は機能性分子を用いたナノ構造体の制御手法について実践的な知識と技術を学ぶためにマックスプランク研究所(ドイツ)への研究滞在を行った。半年の滞在期間中に機能性分子と金属原子による配位結合を用いた超分子化学的な手法によって金属表面に低次元のナノ構造体を形成することに成功した。この手法は分子の自己集合/自己組織化を利用してナノ構造体を形成するものである。そのようなボトムアップ的な物質構築手法はナノサイエンス/テクノロジーの基幹技術として重要なものであると考えている。