2018 Fiscal Year Annual Research Report
Study on Advanced Interface Formation with Functional Nanocluster Monolayers and Their Electronic Properties
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15H02002
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
中嶋 敦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30217715)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノクラスター / マグネトロンスパッタリング / 表面光電子分光 / マイクロ混合器 / 金属内包シリコン / 超原子 / 有機半導体 / 単分子膜 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、機能ナノクラスター単位の創製研究として金属内包シリコンクラスターと希土類金属－有機分子サンドイッチクラスターの物性評価、および芳香族分子を単層膜化した秩序化分子膜の電子物性、の２つに取り組んだ。
機能ナノクラスター単位の創製では、本課題で開発したマグネトロンスパッタリング（MSP）法を用いて、16個のシリコン原子（Si)が5族の金属原子であるバナジウム、ニオブ、タンタルのいずれか1原子を内包した金属内包シリコンクラスターについて、超原子としての挙動を解明する研究を進めた。MSP法で合成した金属内包シリコン超原子の正イオンをフラーレン薄膜上にサイズ選択的に単層状にソフトランディングさせ、その電子状態をX線光電子分光法（XPS）で観測した。どの5族の金属原子の場合も、金属原子は＋1価、シリコン原子は０価の単成分の電子状態であり、金属内包ケージ構造をもつことがわかった。この膜に酸素分子気体を曝露することによって、酸化してケージが崩壊する過程をXPSを用いて追跡したところ、ニオブの場合に最も反応性が高く、その要因はケージ外周への電子の染み出しであることを量子化学計算を併用して明らかにした。ユウロピウム希土類金属原子(Eu)の有機金属クラスターの創製では、単環有機配位子の電荷と環の大きさによる配位子制御によって、+2価のEuの発光波長を紫から赤まで変化させることを可能とした。
前年度までに物性測定を展開したアントラセン分子を単層膜化した秩序化分子膜について、表面光電子分光と気相光電子分光との測定結果の比較を行い、有機薄膜内の電子伝導に伴うポーラロンの電子準位について、その分子数、および基板との相互作用を含めて定量的に解明した。この構造秩序性のアントラセン単層膜をナノクラスター固定に用いると、電子移動の点から超原子を単分散状態で安定化できる優位性をもつことを明らかにした。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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