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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Investigation on the property of the single-molecule junction using the localized optical phenomena

Research Project

Project/Area Number 17K14468
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

金子 哲  東京工業大学, 理学院, 助教 (10738537)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Keywords単分子接合 / 表面増強ラマン散乱
Outline of Annual Research Achievements

局所光学現象の解明のため、まずナノギャプにおける表面増強ラマン散乱(SERS)観測を行った。微細加工技術により金の直方体のダイマー構造を作製し、サイズの規定されたナノギャップを作製し、室温大気中で1'4ベンゼンジチオール(BDT)及び4-アミノチオフェノール(ATP)のSERS計測を行なった。ギャップ間隔を制御し光増強場の大きさを制御した上でSERSスペクトル計測したところ、ATPの方がBDTに比べSERS増強における電荷移動効果の寄与が大きいことが示唆された。更に、この構造体を用いてプラズモン誘起光化学反応の進行度の検討を行った。反応として、ローダミンBの光分解反応に注目した。ローダミンBは生体化学及び染料で有用であるが人体に有害である分子である。金ナノダイマーの二量体の配列構造にローダミンBを吸着させ785 nmの近赤外レーザーを照射し、室温大気中でSERSスペクトルを連続的に計測した。結果、金ナノ二量体存在下ではローダミンBが近赤外光で分解し、光増強場の大きさが反応の進行度に影響を与えることが明らかとなった。
次にSERS計測を単分子接合系に適用した。BDT及びABT単分子接合は微細加工電極により作製した金ナノ電極を破断させて形成されるナノギャップを用いる事で作製し、単分子接合形成時における表面増強ラマン散乱(SERS)及び電流-電圧(I-V)特性を測定した。I-V計測を詳細に解析することにより得られる分子軌道と金属との軌道の重なりとSERS計測から観測される振動情報を組み合わせることにより、単分子接合の接合構造を決定することに成功した。更にギャプ間隔を精密に変化させることにより金属と分子の電荷移動量を調節することによりSERSスペクトルにおけるCC伸縮振動エネルギーが変化する事を見出し、単分子接合におけるSERSスペクトルへの影響を観測することに成功した。

  • Research Products

    (17 results)

All 2019 2018

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Bias Voltage Induced SERS Enhancement on the Single Molecule Junction2019

    • Author(s)
      S. Kaneko, K. Yasuraoka, M. Kiguchi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 123 Pages: 6502-6507

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b11595

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Near-infrared-light-induced decomposition of Rhodamine B triggered by localized surface plasmon at gold square dimers with well-defined separation distance2019

    • Author(s)
      S. Kaneko, S. Watanabe, S. Kasai, T. Nishino, K. Tsukagoshi, M. Kiguchi
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 9 Pages: 035153 (1-5)

    • DOI

      10.1063/1.5093763

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Photochemical Reaction Using Aminobenzenethiol Single Molecular Junction2019

    • Author(s)
      Y. Matsuzawa, S. Kaneko, S. Fujii, T. Nishino, K. Tsukagoshi, M. Kiguchi
    • Journal Title

      e-J. Surf. Sci. Nanotech.

      Volume: 16 Pages: 137-141

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2018.137

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Formation of a Chain-like Water Single Molecule Junction with Pd Electrodes2019

    • Author(s)
      R. Fukuzumi, S. Kaneko, S. Fujii, T. Nishino, M. Kiguchi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 122 (8) Pages: 4698-4703

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2018.145

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Dependence of Stretch Length on Electrical Conductance and Electronic Structure of the Benzenedithiol Single Molecular Junction2018

    • Author(s)
      S. Kobayashi, S. Kaneko, S. Fujii, T. Nishino, K. Tsukagoshi, M. Kiguchi
    • Journal Title

      e-J. Surf. Sci. Nanotech.

      Volume: 16 Pages: 145-149

    • DOI

      10.1380/ejssnt.2018.145

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Recognition of the molecular adsorption site for single-molecule junctions2019

    • Author(s)
      S. Kaneko
    • Organizer
      International Symposium on Molecular Science 2019
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 規定された金ナノギャップにおけるニトロチオフェノールの光還元反応2019

    • Author(s)
      金子哲, 渡部修平, 葛西伸哉, 塚越一仁, 木口学
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
  • [Presentation] 1,4-ベンゼンジチオール単分子接合における振動エネルギーの印加電圧依存性2019

    • Author(s)
      安楽岡浩司, 金子哲, 塚越一仁, 木口学
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
  • [Presentation] Plasmon-induced photoreaction of 4-nitrobenzenethiol utilizing well-defined metal nanostructures2019

    • Author(s)
      S. Kaneko, S. Watanabe, S. Kasai, K. Tsukagoshi, M. Kiguchi
    • Organizer
      A3 Joint Seminar 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Stretching-induced conductance and vibration energy variation of 1,4-Benzenedithiol Single Molecular Junction2019

    • Author(s)
      S. Kobayashi, S. Kaneko, M. Kiguchi
    • Organizer
      A3 Joint Seminar 2019
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 単分子接合における吸着サイトを認識可能な分光法の開発2018

    • Author(s)
      金子哲, 村井大午,小本祐貴, 藤井慎太郎,中村恒夫, 木口学
    • Organizer
      2018年日本表面真空学会学術講演会
  • [Presentation] C60単分子接合における架橋構造変化の観測2018

    • Author(s)
      金子哲, 塚越一仁, 木口学
    • Organizer
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
  • [Presentation] 電気伝導特性と SERS スペクトルの同時連続計測によるBDT単分子接合の構造変化の解明2018

    • Author(s)
      小林柊司, 金子哲, 木口学
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [Presentation] 原子スイッチにおける量子化伝導度の観測2018

    • Author(s)
      相場諒, 金子哲, 木口学
    • Organizer
      日本物理学会2018年秋季大会
  • [Presentation] Cu電極を用いた水単分子接合における光分解反応の追跡2018

    • Author(s)
      福住理紗、金子哲、木口学
    • Organizer
      第12回分子科学討論会
  • [Presentation] Formation of a Chain-like Water Single Molecule Junction with Pd Electrodes2018

    • Author(s)
      Risa Fukuzumi, Satoshi Kaneko, Manabu Kiguchi
    • Organizer
      ECOSS34
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Continuous and Simultaneous Measurement of Electrical Conductance and SERS for the Single Molecular Junction2018

    • Author(s)
      Shuji Kobayashi, Satoshi Kaneko, Manabu Kiguchi
    • Organizer
      ECOSS34
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2019-12-27  

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