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電子状態・反応性・スピンの単分子レベル制御

Research Project

Project/Area Number 12J00219
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field 物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)(実験)
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

塩足 亮隼  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords走査トンネル顕微鏡 / 走査トンネル分光 / 非弾性トンネル分光 / 価電子状態 / 水素結合 / 探針増強ラマン分光
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、表面吸着分子の価電子状態と反応性・スピン状態との相関を明らかにし、価電子状態を制御することで単分子レベルの物性制御を達成することを目的としている。当該年度は、走査トンネル顕微鏡(STM)による単分子レベルの物性評価手法を用いて、面方位の異なる銅(Cu)表面に吸着した一酸化窒素(NO)分子の価電子状態を調べ、表面構造が価電子軌道に及ぼす影響を評価した。さらに、非弾性トンネル分光によって、分子振動と価電子軌道との相関を調べた。下にその詳細を記す。
1.Cu(111)表面およびCu(001)表面上におけるNO分子の価電子軌道の直接観察
面方位の異なるCu表面にNO分子を吸着させ、低温(6 K)におけるSTM実験を行った。STMによる単分子操作と、走査トンネル分光による局所電子状態の測定を組み合わせることで、各表面上における吸着種の同定と、その価電子状態の評価を行った。特に、Cu(111)表面においては、NOは三量体を形成することで安定化することを明らかにした。これは他の表面上では報告例がなく、Cu(111)表面の3回対称性と、Cu表面上におけるNO-NO間の強い相互作用に依存した特異的な吸着種であることが示された。
2.非弾性トンネル分光による分子振動の検出と、価電子軌道との相関
非弾性トンネル分光(IETS)によって表面上の単分子の振動に関する情報を入手することができるが、その信号強度や選択則に関しては未だに完全な解釈がなされていない。当該年度におけるSTM実験にて、Cu(110)表面上およびCu(001)表面上のNO分子に対してIETSを測定し、そのスペクトルの解析を行った。STS測定によって特定したNO分子の価電子軌道の対称性を利用することで、IETSピークの振動モードを実験的に帰着した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2015 2014 2013 2012

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 8 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results) Presentation (17 results)

  • [Journal Article] Configuration change of NO on Cu(110) as a function of temperature2014

    • Author(s)
      A. Shiotari, T. Mitsui, H. Okuyama, S. Hatta, T. Aruga, T. Koitaya, J. Yoshinobu
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 140 Issue: 21 Pages: 2147061-6

    • DOI

      10.1063/1.4881262

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Formation of unique trimer of nitric oxide on Cu(111)2014

    • Author(s)
      A. Shiotari, S. Hatta, H. Okuyama, T. Aruga
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 141 Issue: 13 Pages: 1347051-5

    • DOI

      10.1063/1.4896558

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Tip-Enhanced Raman Spectroscopy of Graphene Nanoribbons on Au(111)2014

    • Author(s)
      A. Shiotari, T. Kumagai, M. Wolf
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 118 Issue: 22 Pages: 11806-11812

    • DOI

      10.1021/jp502965r

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Local Characterization of Ultrathin ZnO Layers on Ag(111) by STM and AFM2014

    • Author(s)
      A. Shiotari, B. H. Liu, S. Jaekel, L. Grill, S. Shaikhutdinov, H.-J. Freund, M. Wolf, T. Kumagai
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 118 Issue: 47 Pages: 27428-27435

    • DOI

      10.1021/jp509013p

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Role of hydrogen bonding in the catalytic reduction of nitric oxide2014

    • Author(s)
      A. Shiotari, S. Hatta, H. Okuyama, T. Aruga
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 5 Issue: 3 Pages: 922-926

    • DOI

      10.1039/c3sc52334a

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Can Unpaired Electron of NO Survive on a Copper Surface?2012

    • Author(s)
      塩足亮隼、北口雄也、奥山弘、八田振一郎、有賀哲也
    • Journal Title

      Hyomen Kagaku

      Volume: 33 Issue: 7 Pages: 382-387

    • DOI

      10.1380/jsssj.33.382

    • NAID

      10030824405

    • ISSN
      0388-5321, 1881-4743
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Modifying current-voltage characteristic of a single molecule junction by isotope substitution : OHOD dimer on Cu(110)2012

    • Author(s)
      H. Okuyama, A. Shiotari, T. Kumagai, S. Hatta, T. Aruga, Y. Ootsuka, M. Paulsson, H. Ueba
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 85 Issue: 20 Pages: 204524-204524

    • DOI

      10.1103/physrevb.85.205424

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nature of hydrogen bonding in hydroxyl groups on a metal surface2012

    • Author(s)
      I. Hamada, T. Kuamgai, A. Shiotari、H. Okuyama、S Hatta,
    • Journal Title

      Physical Review B

      Volume: 86 Issue: 7 Pages: 75432-75432

    • DOI

      10.1103/physrevb.86.075432

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] NO/Cu(111)の価電子状態と吸着構造のSTM観察2015

    • Author(s)
      塩足亮隼、八田振一郎、奥山弘、有賀哲也
    • Organizer
      日本物理学会 第70回年次大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京)
    • Year and Date
      2015-03-21 – 2015-03-24
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Au(111)表面上のグラフェンナノリボンの探針増強ラマン分光測定2014

    • Author(s)
      塩足亮隼、熊谷崇、Martin Wolf
    • Organizer
      表面界面スペクトロスコピー2014
    • Place of Presentation
      関西セミナーハウス(京都)
    • Year and Date
      2014-12-05 – 2014-12-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Cu(110) 上における水素移動反応 H2S+O→S+H2O の直接観察2014

    • Author(s)
      塩足亮隼、八田振一郎、奥山弘、有賀哲也
    • Organizer
      第34回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      くにびきメッセ(松江)
    • Year and Date
      2014-11-06 – 2014-11-08
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] STM study of NO reduction on Cu(110) by coadsorbed water molecules2014

    • Author(s)
      A. Shiotari, S. Hatta, H. Okuyama, T. Aruga
    • Organizer
      7th International Symposium on Surface Science (ISSS-7)
    • Place of Presentation
      Matsue (Japan)
    • Year and Date
      2014-11-02 – 2014-11-06
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] NO/Cu(110)の吸着構造変化の振動分光・STM測定2014

    • Author(s)
      塩足亮隼、三井拓也、奥山弘、八田振一郎、有賀哲也、小板谷貴典、吉信淳
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学(春日井)
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 探針増強ラマン分光法によるAu(111)上のグラフェンナノリボンの測定2014

    • Author(s)
      塩足亮隼、熊谷崇、Martin Wolf
    • Organizer
      日本物理学会2014年秋季大会
    • Place of Presentation
      中部大学(春日井)
    • Year and Date
      2014-09-07 – 2014-09-10
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] NO/Cu (111)の価電子状態と吸着構造のSTM観察2014

    • Author(s)
      塩足亮隼、八田振一郎、奥山弘、有賀哲也
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス(神奈川県)
    • Year and Date
      2014-03-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] NOの不対電子はCu表面上で生き残るか?2013

    • Author(s)
      塩足亮隼、北口雄也、奥山弘、八田振一郎、有賀哲也
    • Organizer
      第33回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場(茨城県)
    • Year and Date
      2013-11-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 水素結合によるNO/Cu (110)の価電子状態と反応のSTM制御2013

    • Author(s)
      塩足亮隼、奥山弘、八田振一郎、有賀哲也
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス(徳島県)
    • Year and Date
      2013-09-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Cu (110)に吸着したH2SのSTM観測2013

    • Author(s)
      塩足亮隼、奥山弘、八田振一郎、有賀哲也
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス(徳島県)
    • Year and Date
      2013-09-27
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Real-space observation of H-atomtransfer reaction : 0 + H_2S→S + H_2O/Cu (110)2013

    • Author(s)
      A. Shiotari, H. Okuyama, S. Hatta, T. Aruga
    • Organizer
      29th Symposium on Chemical Kinetics and Dynamics
    • Place of Presentation
      東北大学片平キャンパス(宮城県)
    • Year and Date
      2013-06-06
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Cu(110)におけるNOの不対電子の観察と制御2012

    • Author(s)
      塩足亮隼、二井祐也、八田振一郎、奥山弘、有賀哲也
    • Organizer
      第32回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      東北大学(宮城県)
    • Year and Date
      2012-11-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct Observation of Valence States of NO on Cu(110)2012

    • Author(s)
      A. Shiotari, Y. Kitaguchi, H. Okuyama, S. Hatta, T. Aruga
    • Organizer
      14th International Conference on Vibrations at Surfaces
    • Place of Presentation
      ニチイ学館神戸ポートアイランドセンター(兵庫県)
    • Year and Date
      2012-09-26
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Cu(110)に吸着したNOの価電子状態と分子間相互作用2012

    • Author(s)
      塩足亮隼、二井拓也、奥山弘、八田振一郎、有賀哲也
    • Organizer
      日本物理学会2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学(神奈川県)
    • Year and Date
      2012-09-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Direct Observation of Valence States of NO on Cu(110)2012

    • Author(s)
      A. Shiotari, Y. Kitaguchi, H. Okuyama, S. Hatta, T. Aruga
    • Organizer
      International Conference on Nanoscience + Technology 2012
    • Place of Presentation
      Paris Sorbonne (フランス)
    • Year and Date
      2012-07-23
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Visualization of 2π* Orbital of NO Molecule and Dimer on Cu(110)2012

    • Author(s)
      A. Shiotari, Y. Kitaguchi, H. Okuyama, S. Hatta, T. Aruga
    • Organizer
      第28回化学反応討論会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県)
    • Year and Date
      2012-06-06
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Cu (110)におけるNO吸着状態と反応2012

    • Author(s)
      奥山弘、塩足亮隼、八田振一郎、有賀哲也
    • Organizer
      表面界面スペクトロスコピー2013
    • Place of Presentation
      東レ(株)総合研修センター(静岡県)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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