2018 Fiscal Year Annual Research Report
Dielectrophoresis for single-molecule identification by tunneling current measurements
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17K19033
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
筒井 真楠 大阪大学, 産業科学研究所, 准教授 (50546596)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2019-03-31
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| Keywords | 単分子 / シークエンサー / 分子エレクトロニクス / 誘電泳動 / トンネル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、誘電泳動法を応用した1分子電流検出法の創成を目的とした。まず、電子線描画法等のナノ加工技術を駆使し、絶縁層（SiO2）で表面を保護したAuナノ接合をフレキシブルな基板上に作製した。これを用いて、機械的破断接合（MCBJ）法により、ナノ電極間に交流電圧を加えた状態で1分子コンダクタンス測定を実施した。周波数は、1kHz～1MHz、電圧振幅は0～1Vまで試した。また、交流電圧には直流電圧を加算し、出力電流をローパスフィルタに通すことで得られる直流成分から接合コンダクタンスを得た。その結果、高周波電界の強度や周波数に応じて、1分子コンダクタンスのばらつきが変化する傾向が観測された。その変化は、長鎖アルカンジチオールではほとんど現れず、分子長が短いπ共役系分子において顕著であった。これらの結果は、誘電泳動の原理によって、ナノ電極間にトラップされた1個の分子の配向が制御可能であることを示唆している。一方、誘電泳動制御において、過度の交流電界強度を与えると、Au電極部のエレクトロマイグレーションや分子接合における顕著な局所加熱の影響が懸念された。そこで、MCBJ法により測定されるコンダクタンスプラトーの長さから接合寿命を見積もり、その値が誘電泳動電圧によって変化するかを調べた。すると、接合寿命からその実効温度を計算したところ、その値は交流電圧の実効値に相当する電力分だけ上昇していることが確認できた。これは、1分子誘電泳動制御を実施する際、あらかじめ交流電圧の実効値から接合系の温度上昇を予測し、1分子の印加可能な交流電圧の範囲を設計可能なことを示唆した結果である。以上のように、本研究では交流電場によるナノ電極間にトラップした1分子配向制御の実証に成功した。
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