2008 Fiscal Year Annual Research Report
溶液内における単一分子・原子鎖の安定架橋構造形成と電子伝導
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17069001
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
木口 学 Hokkaido University, 大学院・理学研究院, 准教授 (70313020)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村越 敬 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (40241301)
並河 英紀 北海道大学, 大学院・理学研究院, 助教 (30372262)
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| Keywords | 単一分子伝導 / 金属ナノワイヤー / 量子化コンダクタンス / 電気化学 |
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| Research Abstract |
今年度は溶液内および超高真空極低温にて金属電極に単分子を導入しその伝導度および振動スペクトル計測を行った。
まず、電気化学STMを用いて、溶液内にて単分子接合を作製し、その伝導度計測を試みた。単分子接合は、ポルフィリン分子やP=S末端部位、チオール末端部位を有する分子を有機溶媒に溶解し、溶液内にてAu接合を機械的に破断させることで作製した。その結果、金属接合破断直後に接合の伝導度が階段状に変化する様子が観測された。1段の伝導度変化がほぼ一定であることから、この1段の伝導度変化から1分子の伝導度を決定した。その結果、立体構造を反映した単分子接合の電気伝導度特性の違いなどを明らかにした。
また超高真空、極低温で単分子の伝導度と振動スペクトルの同時計測もおこなった。特にPt電極に架橋したベンゼン接合については、電気伝導計測、ノイズ計測、振動スペクトル計測、理論計算などを組み合わせることで、有機単分子接合の形成過程を明らかにすることに成功した。さらに、アンカー部位を用いることなく、直接パイ電子系を金属に接合させることで、分子が金属と同程度の伝導特性を示すことなども明らかにした。
また水素中のAu, Ag, Cu, Co, Ni, Pd単原子接合において水素単分子の振動スペクトル計測に成功した。特にPd電極に架橋した水素については、水素単一分子接合を伸長した際の伝導度変化を定量的に評価することで、水素単一分子を架橋したPd単原子ワイヤーが形成される過程を明らかにすることに成功した。
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