| Project/Area Number |
22H00285
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
KAWAI Shigeki 国立研究開発法人物質・材料研究機構, マテリアル基盤研究センター, グループリーダー (30716395)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Custance Oscar 国立研究開発法人物質・材料研究機構, マテリアル基盤研究センター, 上席研究員 (00444555)
石川 敦之 東京科学大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (80613893)
HILL Jonathan 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, グループリーダー (30421431)
松本 道生 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 研究員 (90843110)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥42,250,000 (Direct Cost: ¥32,500,000、Indirect Cost: ¥9,750,000)
Fiscal Year 2024: ¥8,320,000 (Direct Cost: ¥6,400,000、Indirect Cost: ¥1,920,000)
Fiscal Year 2023: ¥21,060,000 (Direct Cost: ¥16,200,000、Indirect Cost: ¥4,860,000)
Fiscal Year 2022: ¥12,870,000 (Direct Cost: ¥9,900,000、Indirect Cost: ¥2,970,000)
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| Keywords | 表面化学 / 走査型プローブ顕微鏡 / 表面合成 / 単分子 / スピン / 単分子合成 / 表面反応 / 磁性 / 原子間力顕微鏡 / 走査型トンネル顕微鏡 / 炭素ナノ構造体 / COF / グラフェンナノリボン |
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| Outline of Research at the Start |
走査型トンネル顕微鏡や原子間力顕微鏡の探針を一酸化炭素などで終端することで表面に吸着させた分子の骨格解析が実現され、表面化学の研究に大きな転機を迎えた。また、本計測技術とともに発展してきた表面化学反応は有機合成化学の常識を超える化合物を実現させ、その物性探求が可能となった。しかし、新奇炭素ナノ構造体の合成に必要な素反応の開発は、十分とは云えない。本研究では、構造体の自在制御に繋がる超精密表面化学反応を開発し、そこに潜む物性を開拓する。原子レベルで制御された機能的な炭素ナノ構造体は、磁性を利用したナノ材料への展開が期待でき、本研究はそれらを合成・評価するための学術と技術を創生する基盤研究である。
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| Outline of Final Research Achievements |
This study focused on developing ultra-precision on-surface chemical reactions and exploring the electrical, mechanical, and magnetic properties of synthesized carbon nanostructures. The newly developed on-surface reactions enabled the synthesis of block oligomers of polyene and porphyrin, as well as small molecules and two-dimensional covalently-bonded organic frameworks containing silicon. Additionally, local probe reaction with a tip successfully controlled two chiral structures and a highly reactive diradical structure.
In addition to measuring electrical properties, this study also focused on the measurement of the magnetic properties within the molecules obtained through on-surface synthesis. These achievements led to successful detection of the physical properties of the products synthesized on surfaces using scanning probe microscopy.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
超高分解能の走査型プローブ顕微鏡は、分子の内部構造を観察できる強力なツールであり、表面化学において重要である。その結果、さまざまな炭素ナノ構造体の合成が可能になり、その物性を計測することで、表面化学の進展に繋がった。これらのナノ構造物は、近い将来、分子エレクトロニクスの素子として展開可能であり、社会的意義のある研究であると考えられる。さらに、本研究において、特に反応性の高いラジカル分子を取り扱うことも可能になり、π電子スピンを用いた磁性研究へと展開できた。単分子レベルの分子合成とそのなかで発生する交換相互作用の計測は、今後、量子材料への展開が期待される。
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