• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Elucidation of Surface Dynamics of Adsorbed Molecules by Fast IV Measurements of Single Molecule Junctions

Research Project

Project/Area Number 19J21186
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

一色 裕次  東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords単分子接合 / 電流電圧特性 / 表面物性 / 電気伝導度計測 / 走査型トンネル電子顕微鏡 / 界面 / 表面吸着 / 化学反応 / システム開発
Outline of Research at the Start

本研究では世界最高の時間分解能(マイクロ秒)を有する単分子接合の電子状態計測装置を新たに構築する。開発する装置では、超高真空極低温から室温大気中までの様々な環境において、単分子接合を作製し、その場でI-V 計測を行えるようにする。電極を動かした距離から金属―分子間距離、I-V から電子状態と界面構造を決定し、単分子接合の構造、電子状態を一度に全部評価し、その時間発展を決定する。実験では、単分子接合の寿命以下の短い時間以内(ミリ秒)に、同一の単分子接合の電極間距離を段階的かつ連続的に増加させ、単分子接合の形成から接合破断までの過程を調べる。

Outline of Annual Research Achievements

2021年度は本研究課題の主題である単分子接合系の構造変化に伴う電子構造の評価だけでなく、異なる吸着構造同士の電子構造変化の違いについて比較も行った。電気伝導度の計測には、金電極と結合し、配位結合、共有結合、ファンデルファールス結合を形成する1,4-benzenediamaine (BDA), 1,4-benzenedithiol (BDT), 1,4-benzenedicyano (BCN), 1,4-benzenediisocyanide (BDI), 4,4’-bipyridine (BPY), 1,6-hexanediamine (HDA), 4-phenylpyridine (PPY), fullerene (C60)の8種の分子を用い、電子構造変化の計測にはBDA, BDT, BDI, BPY, C60の5つの分子を用いた。この計測と密度汎関数法を用いた結合力の評価によって、電気伝導度の減衰率と結合力の間に結合種ごとの相関関係が見られることが新たに分かった。そして、昨年度開発した高速I-V計測システムを改良し、接合構造に機械的な応力を印加しながら電子構造を連続的に評価できるシステムを開発した。新たに構築した高速電流計測システムを用いることで初めて、分子接合を伸長する過程のI-V特性を計測し、3 pmの距離分解を実現することで、電子状態の応力応答性の観察に成功し、金属-分子界面における力学的特性と電気的特性の相関関係の起源を明らかにすることに成功した。これらの成果は,金属―分子界面の物理において重要な知見を与えるものであり、日本分子科学会、日本表面真空学会、ISSS-9ではこの研究成果が評価され、学生優秀発表賞を受賞した。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (23 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (7 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Augsburg(ドイツ)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Toulouse(フランス)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Czech Academy of Sciences(チェコ)

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Augsburg(ドイツ)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Academy of Sciences of the Czech(チェコ)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Augsburg(ドイツ)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Academy of Sciences of the Czech(チェコ)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural Asymmetry of Metallic Single-Atom Contacts Detected by Current?Voltage Characteristics2022

    • Author(s)
      Isshiki Yuji、Li Dongzhe、Kiguchi Manabu、Nishino Tomoaki、Pauly Fabian、Fujii Shintaro
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 14 Issue: 9 Pages: 11919-11926

    • DOI

      10.1021/acsami.1c24096

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Electronic Structure and Transport Properties of Single-molecule Junctions with Different Sizes of π-conjugated System2021

    • Author(s)
      Y. Isshiki, T. Nishino, S. Fujii
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 125 Issue: 6 Pages: 3472-3479

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c05478

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Selective formation of molecular junctions with high and low conductance states by tuning the velocity of electrode displacement2020

    • Author(s)
      Isshiki Yuji、Fujii Shintaro、Nishino Tomoaki、Kiguchi Manabu
    • Journal Title

      Physical Chemistry Chemical Physics

      Volume: 22 Issue: 8 Pages: 4544-4548

    • DOI

      10.1039/c9cp06487g

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Evaluation of the electronic structure of single-molecule junctions during the breaking process of metal-molecule bonds2021

    • Author(s)
      Y. Isshiki, S. Fujii, and T. Nishino
    • Organizer
      第15回分子科学討論会(札幌)2021
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Electronic Structure of a Single-Molecule Junction during the Junction-Breaking Process2021

    • Author(s)
      Y. Isshiki, E. Montes, N. P. Arasu, T. Nishino, H. Vazquez, and S. Fujii
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Surface Science
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Relationship between bonding forces and electrical conductivity of single molecule junctions2021

    • Author(s)
      Y. Isshiki, S. Fujii, and T. Nishino
    • Organizer
      日本表面真空学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 共役系サイズ変調による単分子の電気伝導度と電子構造変化2021

    • Author(s)
      一色裕次, 西野智昭, 藤井慎太郎
    • Organizer
      日本物理学会第76回年次大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Time resolved electronic structures of single-molecule junctions by fast current voltage measurements2021

    • Author(s)
      一色裕次, 西野智昭, 藤井慎太郎
    • Organizer
      MANA INTERNATIONAL SYMPOSIUM 2021 jointly with ICYS 2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Time resolved charge transport properties of single-molecule junctions2021

    • Author(s)
      一色裕次, 西野智昭, 藤井慎太郎
    • Organizer
      American Physical Society (APS) March meeting 2021
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 単分子接合の破断直前に現れる電子状態の解明2020

    • Author(s)
      一色裕次, 西野智昭, 藤井慎太郎
    • Organizer
      第81回応用物理学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] STM-BJ法による単分子接合の界面構造の制御2020

    • Author(s)
      一色裕次, 西野智昭, 藤井慎太郎
    • Organizer
      分子科学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 構造揺らぎによる単分子接合の軌道エネルギー変化2020

    • Author(s)
      一色裕次, 西野智昭, 藤井慎太郎
    • Organizer
      日本表面真空学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Study of Fluctuating Interface and Electronic Structure of Single Molecule Junction2019

    • Author(s)
      一色裕次,藤井慎太郎,木口学
    • Organizer
      日本物理学会第74年次秋季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of Metal-Molecule Interface by Tuning Velocity of Nano-gap Displacement2019

    • Author(s)
      一色裕次,藤井慎太郎,木口学
    • Organizer
      日本物理学会第75年次春季大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Fast I-V Measurements of Single Molecule Junction2019

    • Author(s)
      Yuji Isshiki, Shintaro Fujii, Manabu Kiguchi
    • Organizer
      International vacuum conference 21 (IVC-21)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of STM-BJ System to Observe Fluctuation of Metal-Single Molecule Interface2019

    • Author(s)
      Yuji Isshiki, Shintaro Fujii, Tomoaki Nishino
    • Organizer
      A3 Program Joint Seminar
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi