金属電極間を架橋した単分子の伝導特性の制御

控制金属电极之间桥接的单分子的导电性能

• 批准号: 11J09564
• 负责人: 中住 友香
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J09564/
• 关键词: 単分子接合; 光化学; 微細加工

金属電極間を単一分子が架橋した単分子接合は、単分子エレクトロニクスへの応用が期待され注目を集めている。実際に単分子トランジスタや、フォトクロミック分子を用いた単分子スイッチングなどが報告されている。一方、このような機能をもつ分子は複雑な構造を持つことが多いので、非弾性トンネルスペクトル(IETS)などを用いた構造決定が難しく、そのため単分子接合における機能の発現機構の解明が困難であった。小分子を用いた単純な単分子接合に対しIETS計測を適用し、機能発現前後の単分子接合の構造を決定することは重要である。そこで、本研究では単純なハロゲン化炭化水素であるcis-1,2-ジクロロエチレン(DCE)に注目した。この分子は、Pt(111)面上に吸着した状態で紫外光(200nm～)を照射すると、C-C1結合が開裂し、diσ/π結合したアセチレンが生成することが知られている。cis-1,2-ジクロロエチレンを用いた単分子接合で、光化学反応の進行が期待できる。そこで本研究では、cis-1,2-DCE, H_2O雰囲気下のPt, Cu接合の伝導度・IETS計測を行い、光照射前後での単分子接合の構造変化について検討を行った。Pt接合の場合は1.5G_0(2e^2/h)にPt単原子接合に対応した伝導度を観測した。insituにてcis-1,2-DCEを導入したところ、1G_0付近の幅広い領域の伝導度成分が観測され、さまざまな構造ができることが示された。分子の架橋状態を決定するために、IETS計測を行った。cis-1,2-DCE雰囲気下のPt接合のIETSでは、50meV付近に振動モードが観測された。この振動モードのエネルギーはPt(111)面上に吸着したcis-1,2-DCEとPt間の振動モードのエネルギー(55meV)とよく一致している。よって、今回得られた振動モードは、接合を架橋したcis-1,2-DCE分子由来の振動モードと考えられる。続いて、cis-1,2-DCE雰囲気下のPt接合に可視・紫外光(200nm～)を90分間照射したところ、光照射前とは異なり、1G_0の伝導度を持つ構造が選択的に形成されることが示された。光照射後にもIETS計測を行ったところ、25～75meVの広い領域に振動モードが観測され、光照射前とは異なる挙動を示した。光照射前後において伝導度・IETSが黒たることから接合に吸着した分子が光によって反応することが示唆された。

Metal electrodes を 単 bridge molecular が し た 単 molecular conjugation は, 単 molecular エ レ ク ト ロ ニ ク ス へ の 応 with が expect さ れ attention を set め て い る. Be interstate に 単 molecular ト ラ ン ジ ス タ や, フ ォ ト ク ロ ミ ッ を ク molecules with い た 単 molecular ス イ ッ チ ン グ な ど が report さ れ て い る. Function of one party, こ の よ う な を も つ molecular は complex 雑 な tectonic を hold つ こ と が more い の で, non 弾 ト ン ネ ル ス ペ ク ト ル (IETS) な ど を with い た structure decision が difficult し く, そ の た め 単 molecular conjugation に お け る function の 発 institutions now の interpret が difficult で あ っ た. Small molecule を with い た 単 pure な 単 molecular conjugation に し seaborne IETS measuring を 発 presently applicable し, function before and after の 単 molecular conjugation の tectonic を decided す る こ と は important で あ る. そ こ で, this study で は 単 pure な ハ ロ ゲ ン the coking water element で あ る cis - 1, 2 - ジ ク ロ ロ エ チ レ ン (DCE) に attention し た. こ の に molecular は, Pt (111) surface sorption し た state で ultraviolet light (200 nm) を irradiation す る と, C - C1 combining が cracking し, di sigma/PI し た ア セ チ レ ン が generated す る こ と が know ら れ て い る. Cis - 1, 2 - ジ ク ロ ロ エ チ レ ン を with い た 単 molecular conjugation で, photochemical 応 の for が expect で き る. そ こ で this study で は, cis - 1, 2 - DCE, H_2O 雰 囲 気 の Pt, Cu joint の 伝 conductance, IETS measuring を い, before and after light irradiation で の 単 molecular conjugation の structure - the に つ い て 検 line for を っ た. Pt bonding in <s:1> cases 1.5G_0(2e^2/h)にPt単 atomic bonding に for 応 <s:1> た伝 conductivity を観 を観 measurement of を観 た. Insitu's に て cis - 1, 2 - DCE を import し た と こ ろ, 1 g_0 pay nearly の hiroo い field の 伝 conductance ingredient が 観 measuring さ れ, さ ま ざ ま な tectonic が で き る こ と が shown さ れ た. The molecular <s:1> bridging state を determines するために and IETS measurement を rows った. Cis-1, 2-dce under vacuum 囲, <s:1> Pt engaged <s:1> IETSで, 50meV in close に vibration モ ドが観 ドが観 measurement された. こ の vibration モ ー ド の エ ネ ル ギ ー は に Pt (111) surface sorption し た cis - 1, 2 - DCE と の vibration between Pt モ ー ド の エ ネ ル ギ ー 55 (mev) と よ く consistent し て い る. よ っ て, today back to ら れ た vibration モ ー ド は, joint を bridging し た cis - 1, 2 - DCE molecular vibration origin の モ ー ド と exam え ら れ る. 続 い て, cis - 1, 2 - DCE 雰 囲 気 の Pt under joint に visible, ultraviolet light (200 nm) を 90 points between irradiation し た と こ ろ, before the light と は different な り, 1 g_0 の 伝 conductance を hold つ tectonic が sentaku に form さ れ る こ と が shown さ れ た. Light after に も IETS measuring line を っ た と こ ろ, 25 ~ 75 mev の hiroo に い field vibration モ ー ド が 観 measuring さ れ, before the light と は different な る 挙 dynamic を shown し た. Before and after light irradiation に お い て 伝 conductance, IETS が black た る こ と か ら joint に sorption し た molecular が light に よ っ て anti 応 す る こ と が in stopping さ れ た.

项目成果

Ptナノ電極間を架橋したエチレン・アセチレン単分子接合の電気伝導特性

Pt纳米电极之间桥接的乙烯/乙炔单分子结的导电性能

• 发表时间: 2012
• 作者: 中住友香;木口学;和田恭雄;中住友香
• 通讯作者: 中住友香

Highly conductive single ethylene and acetylene molecule wires bridging Pt electrodes

高导电性单乙烯和乙炔分子线桥接铂电极

• 发表时间: 2011
• 作者: 中住友香;金子哲;松下龍二;木口学
• 通讯作者: 木口学

Breaking mechanism of Au nanocontact during self-breaking process

Au纳米触点自断裂过程中的断裂机理

• 发表时间: 2013
• 作者: Tomoka Nakazumi;Yasuo Wada and Manabu Kiguchi
• 通讯作者: Yasuo Wada and Manabu Kiguchi

cis-1, 2-ジクロロエチレン雰囲気下のPt接合の伝導度・非弾性トンネルスペクトル計測

顺式1, 2-二氯乙烯气氛中Pt结的电导率和非弹性隧道谱测量

• 发表时间: 2013
• 作者: 中住友香;木口学
• 通讯作者: 木口学

Development of measurement system for metal nanocontacts under defined environment condition

特定环境条件下金属纳米接触测量系统的开发

• 发表时间: 2013
• 作者: T. Nakazumi;D. Murai;M. Kiguchi and K;Tsukagoshi
• 通讯作者: Tsukagoshi