単分子接合における新規物性探索

• Project Area: Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function
• Project/Area Number: 26110509
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 木口 学 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (70313020)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: 単分子接合 / 新規物性探索 / 単分子スイッチ / 国際情報交換

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、単分子スイッチの開発を中心に単分子接合の新規物性探索を行った。単分子スイッチに関する研究では、複数の金属と分子の接合ポイントを有する分子(QT分子)を用いて実験を行った。単分子接合は分子溶液内において、STMを用いてAu探針をAu電極に接触、破断することで金属ナノギャップを作製し、作製したギャップに分子をトラップさせることで作製した。QT単分子接合は高伝導度、中伝導度、低伝導度と３つの異なる伝導度を示すことが明らかとなった。そして、破断過程における接合の伝導度変化から、高伝導度、中伝導度、低伝導度の順に、単分子接合における金属電極間距離が増大していることも分かった。平均電極間距離はQT分子内の４つの異なるSの原子間距離に対応しており、３つの異なる伝導度を示す単分子接合の構造が明らかとなった。理論計算を組み合わせることで、さらに詳細な吸着構造が明らかとなった。続いて、機械的に電極間距離を変化させ、接合の伝導度を計測した。その結果、電極間距離を変えることで、単分子接合の伝導度が高伝導度、中伝導度、低伝導度と３つの間を可逆的にスイッチ出来ることが明らかになった。以上、機械的な摂動で動作する多段階の抵抗単分子スイッチの作製に今年度は成功した。

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。

Research Products

• [Journal Article] Fabrication of Single Linear Aromatic Molecule Junction with High Formation Probability (2014)
  • Author(s): C. Liu, S. Kaneko, Y. Komoto, S. Fujii, M. Kiguchi
  • Journal Title: Appl. Phys. Exp Volume: 7 Issue: 10 Pages: 105201-105201
  • DOI: 10.7567/apex.7.105201
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Highly stable Au atomic contacts covered with benzenedithiol in ambient condition (2014)
  • Author(s): D. Murai, T. Nakazumi, S. Fujii, Y. Komoto, K. Tsukagoshi, C. Motta, M. Kiguchi
  • Journal Title: PCCP Volume: 16 Issue: 29 Pages: 15662-15666
  • DOI: 10.1039/c4cp01950d
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Metal atomic contacts under defined environmental conditions (2014)
  • Author(s): T. Nakazumi, D. Murai, K. Tsukagoshi, M. Kiguchi
  • Journal Title: Transactions of the Materials Research Society of Japan Volume: 39 Issue: 2 Pages: 225-229
  • DOI: 10.14723/tmrsj.39.225
  • NAID: 130005004331
  • ISSN: 1382-3469, 2188-1650
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Single molecular resistive switch obtained via sliding multiple anchoring points and varying effective wire length (2014)
  • Author(s): M. Kiguchi, T. Ohto, S. Fujii, K. Sugiyasu, S. Nakajima, M. Takeuchi, and H. Nakamura
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 136 Issue: 20 Pages: 7327-7332
  • DOI: 10.1021/ja413104g
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Metal atomic contacts under defined environmental conditions (2014)
  • Author(s): T. Nakazumi, S. Kaneko, M. Kiguchi
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 118 Issue: 14 Pages: 7489-7493
  • DOI: 10.1021/jp5012318
  • NAID: 130005004331
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Additive Electron Pathway and Non-additive Molecular Conductance by Using a Multipodal Bridging Compound (2014)
  • Author(s): M. Kiguchi, Y. Takahashi, S. Fujii, M. Takase, T. Narita, M. Iyoda, M. Horikawa, Y. Naitoh, H. Nakamura
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 118 Issue: 10 Pages: 5275-5283
  • DOI: 10.1021/jp4100262
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Investigation on the Pyrazine Molecular Junction Studied by Conductance Measurement and Near Edge X-ray Absorption Fine Structure (2013)
  • Author(s): Satoshi Kaneko, Manabu Kiguchi
  • Journal Title: Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures Volume: 22 Issue: 1-3 Pages: 166-172
  • DOI: 10.1080/1536383x.2013.798723
  • Peer Reviewed
• [Remarks] 東京工業大学 理工学研究科 化学専攻 木口研究室 外部発表
  • URL: http://www.chemistry.titech.ac.jp/~kiguti/data/k_paper/k_paper.html