2017 Fiscal Year Annual Research Report
応力による単分子接合物性の能動的制御および新規機能探索
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17J00102
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
岩根 まどか 東京工業大学, 理学院, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| Keywords | 単分子接合 / 面内方向 / 応力 / 電気伝導度の応答性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単分子接合に対して面内方向に応力を加えると、単分子接合の構造の変化の仕方が面直方向に応力を加えた場合と異なるので、単分子接合の電気伝導度を含む電子物性も異なると予想される。従って、応力の印加方向による単分子接合の電子物性の応答性を比較することで単分子接合の電子物性の変化の機構を解明できると期待される。本研究では、実験的に単分子接合に対して面直方向だけでなく面内方向にも応力を加えながら単分子接合の構造を変調することで、単分子接合の電気伝導度を制御することを目的とした。単分子接合は走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて作製した。STM 探針を面内方向にも移動できるようにすることで単分子接合に多方向から応力を与えるシステムを構築した。STM 探針の動きを制御することで、単分子接合に多方向から応力を与えた。実験では、単分子接合について面直方向だけでなく面内方向にもSTM探針を動かしながら電気伝導度測定を行った。架橋させる分子として、モデル分子として用いられるBDTを用いた。BDT単分子接合の形成が確認できたら、探針を面内方向へ500Hzの速度で振動させた。単分子接合の破断を防ぐため、探針の面内方向への振幅を金原子1個分と同程度である0.3nmに設定した。探針を面内方向へ振動すると、BDT単分子接合の電気伝導度が1秒間に500回周期的に変化していることが分かった。BDT単分子接合の電気伝導度が探針の面内方向への移動に対して応答していることが分かった。以上より、単分子接合に多方向から応力を与えるシステムを構築し、単分子接合の電気伝導度の応答性を調べることに成功した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
単分子接合に多方向から応力を与えるシステムを構築し、単分子接合の電気伝導度が応力印加に対して応答していることを見出した。今後は現在使用しているBDT単分子接合について実験条件の最適化をするとともに、応力印加に対する単分子接合の電気伝導度の応答性が架橋する分子の種類による依存性を検討するつもりである。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、応力の印加方向及び分子の種類を変えて昨年度と同様の測定を行い、単分子接合の電気伝導度の応答性を比較することを考えている。熱起電力測定システムを構築する。安定した分子接合を形成した状態で微小な電位差を観測するために外部ノイズを最小限に抑えるためにファラデーケージを導入する。また、電極間に温度差を与えるためにペルチェ素子を STM 装置に導入する。構築したシステムを用いて、単分子接合の熱起電力を測定し、同時に計測する電気伝導度・I-V特性と組み合わせることで単分子接合の電子構造解析法を開発する。ベンゼンジチオールなどのモデル分子を用いて、計測システムの評価を行い、続いて 1 年目に計測した分子についても適用し、単分子接合の電子構造解析手法を確立する。
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