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固体電解質を利用した閉じ込め型単分子接合の作製および機能探索

使用固体电解质限制单分子结的制造和功能探索

基本信息

批准号：
18J21233
负责人：
相場諒
金额：
$ 1.41万
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J21233/
关键词：
原子スイッチ振動スペクトル解析酸化物薄膜

项目摘要

本研究は原子スイッチを利用して固体電解質に封じ込めた単分子接合を作製することを目的としている。前年度までに固体電解質内部での金属フィラメントの構造制御に関しての知見を集め、また分子を固体電解質内部に導入する手法に関して、Ta2O5薄膜の成膜条件の調整によって酸化物薄膜内部の空孔の大きさをアセチレン分子の導入に最適化した。本年度においては固体電解質中でのアセチレン分子と金属フィラメントによる単分子接合の形成を示すことを目的とした。前年度にアセチレン分子の導入に最適化したTa2O5型の原子スイッチのサンプルを用いて極低温振動分光計測システムにより、アセチレン分子吸蔵時に形成される状態の組成の解明を試みた。最初に原子スイッチをアセチレン雰囲気で動作させ、銀フィラメントの形成と破断を繰り返した。アセチレン雰囲気の場合にON状態とOFF状態のどちらとも異なる0.5G0程度の電気伝導度を持つ状態が観測されることを確認した。また、伝導度の分布と動作電圧の値を真空条件の場合と比較することで原子スイッチの動作機構に対してアセチレン分子が影響を与えていないことを明らかにした。続いてチャンバーを液体ヘリウムによって冷却することによりアセチレン分子に由来する伝導度状態で固定し、振動スペクトル計測を行った。計測によって得られたスペクトルの解析によって金属表面に吸着したアセチレン分子に由来する振動モードが検出され、これによりアセチレン分子による単分子接合が形成されていることが明らかになった。また、計測時にフィラメント構造がわずかに揺らぐことにより伝導度と振動エネルギーの変調が発生することが明らかとなった。アセチレン分子のπ軌道と金属フィラメントの相互作用がフィラメント構造の揺らぎに伴い変調されるためと結論づけた。以上、原子スイッチを使用して固体電解質にアセチレン分子接合を封じ込めることに成功した。

The purpose of this study is to make use of solid electrolyte to seal molecular bonds. In the past year, the structural control of metal particles in solid electrolyte was related to the understanding of aggregation and introduction of molecules into solid electrolyte, the adjustment of film formation conditions of Ta2O5 thin film, and the optimization of pore size and introduction of molecules into acid thin film. This year, the formation of molecular bonds in solid electrolytes was demonstrated. In the past year, the introduction of Ta2O5-type molecules was optimized. The composition of Ta2O5-type atoms was determined by ultra-low temperature vibration spectrometer. At first, the atom was broken, and the silver was broken. In case of failure, ON state and OFF state are different from each other by 0.5G0 degree, and electrical conductivity is maintained. The distribution of conductivity and operating voltage are compared with the vacuum conditions. The temperature of the liquid is measured by the temperature of the liquid. The analysis of the measurement results show that the metal surface is adsorbed by a single molecule, and the vibration is generated by a single molecule, and the metal surface is adsorbed by a single molecule. For example, when measuring the vibration, the structure of the vibration is changed. The interaction between π-orbitals and metal molecules is discussed in detail. The above atomic and molecular bonds were successfully sealed with solid electrolyte.