機能性有機分子を用いた表面量子構造構築とその機能評価

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11305007
• Research Institution: OSAKA UNIVERSITY
• Principal Investigator: 桑原 裕司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00283721)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 斎藤 彰 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90294024) ; 青野 正和 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10184053)
• Keywords: 機能性有機分子 / 走査トンネル顕微鏡 / 機能評価 / 独立駆動2探針 / 量子デバイス

Research Abstract

本研究の目的は、固体表面上で槻能性一次元分子鎖、特に導電性有機分子鎖を形成し、またそのパターンを制御する技術を開発して、有機分子による単電子トンネルデバイスを試作するものである。さらに、新しい表面評価法である独立駆動2探針走査トンネル顕微鏡を製作して、構築した表面量子デバイスの概能をナノスケールでその場評価する。
本年度は、不飽和直鎖カルボン酸分子(直鎖の一方の端にカルボキシル基(親水基)を持ち、分子中央にジアセチレン基を持つ分子)の表面連鎖重合反応を利用して、グラファイト表面上に重合分子鎖を作成することに成功した。これは、固体表面上での二次元自己組織化現象を制御し、かつ重合開始を走査トンネル顕微鏡の探針の先端から電圧パルスを印加することで行ったことから、この技術はナノスケールの機能構造を任意の位置で制御できる可能性を示唆している意味で重要である。またその電子状態を走査トンネル分光により評価し、導電性の可能性を示すデータを取得した。
一方独立駆動2探針走査トンネル顕微鏡の開発では、探針バイアスによる測定システムを確立した。実際のナノスケールにおける導電性測定では、Lnagmuir Blodgett法を用いて作成したジアセチレン重合分子膜を試料として、2探針間で距離をさまざまに変化させたときの電気導伝性測定を行い、固体状態では全く絶縁性であったジアセチレン分子が、薄膜状になることによって導電性が出現することをはじめて観察した。また、Liイオンを有機分子膜(クラウンエーテル分子)中に展開した電解質状の薄膜を利用して、電界によりLiイオンが拡散し探針/試料間にLi原子架橋が生成することをはじめて確認し、その量子化コンダクタンスを測定することに成功した。

Research Products

• [Publications] Kuwahara et al.: "Scanning Tunneling Microscopy Observation of Binary Monolayers Depositcd by Horizontnal Lifting Method"RIKEN REVIEW. (To be published). (2002)
• [Publications] Gengmin Zhang, Yuji Kuwahara e al.: "Scanning Tunneling Microscopy Observation of Langmuir-Blodgett Diacetylene Compound Films Depostied by Schaefer's Method"Jpn. J. Appl. Phys.. (To be published). (2002)