2018 Fiscal Year Research-status Report

Conductance measurements from a quantum molecular wire

Research Project

Project/Area Number	17K05060
Research Institution	Yokohama City University
Principal Investigator	横山崇横浜市立大学, 生命ナノシステム科学研究科(八景キャンパス), 教授 (80343862)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	田中彰治分子科学研究所, 安全衛生管理室, 助教 (20192635)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	分子ワイヤ / 分子ダイオード / 走査型トンネル顕微鏡 / トンネル分光
Outline of Annual Research Achievements	約10nmの鎖長を持つ長鎖オリゴチオフェン分子ワイヤの末端にピリジル基を不可させることで、金属基板表面との相互作用を強めることを試みた。この分子ワイヤーをエレクトロスプレー蒸着法を用いてAu(111)表面上に真空蒸着し、走査型トンネル顕微鏡(STM)でその吸着状態を調べた。金属表面と分子ワイヤーをピリジル基によって強く接合させ、STM探針-分子ワイヤ-金属表面という接合を形成することで、伝道計測を目指したものである。しかし、蒸着には成功したものの、ピリジル基と金表面の接合は弱く、期待通りの伝導測定には到らなかった。一方、分子ワイヤーを吸着させた状態で加熱すると、加熱条件によって分子ワイヤーが繋がって行くことが明らかになった。分子の伝導測定を行うもう一つのアプローチとして、金属表面上にドナー性分子とアクセプター性分子を積層させることで分子ダイオード形成を目指す研究も行なっている。以前、Cu(111)表面上にドナー性分子としてヘキサベンゾコロネン、アクセプター性分子としてTCNQを用いていたが、ダイオード的な電流ー電圧特性は見られたものの、Cu表面からTCNQに電子移動が起きるという問題があった。今回、Agを終端させたSi(111)表面を基板として用いることで、電子移動が起きなくなることが明らかになった。一方で、ダイオード特性は見られなかった。このような基板依存性は、基板の仕事関数に依存していると考えられ、それによる電子移動の変化は金属ー分子界面のさらに詳しい理解につながると期待できる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 長鎖オリゴチオフェンの伝導測定は遅れているものの、積層型の分子ダイオードについて新しい知見が見られている。
Strategy for Future Research Activity	今年度は最終年度であり、まとめの年となる。オリゴチオフェン分子ワイヤーの伝導特性を測定すること、置換基等の違いによる特性の変化を明らかにする、積層型分子ダイオードの電荷移動とダイオード特性の関わり合いを明らかにする、など一つ一つ丁寧に実験して行く予定である。特に、積層型の分子ダイオードについては、基板からアクセプター性分子(TCNQ)への電子移動が、基板の種類によって異なることが明らかになっている。他に基板を変えて測定するなど、系統的な実験を行い、そのメカニズムを解明したい。
Causes of Carryover	装置を改造する予定が次年度に伸びたので、その改造に関連する物品費を持ち越させていただきます。