Single molecular chemistry with high-resolution atomic force microscopy and investigation of magnetic properties of nanocarbon structures

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H00856
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Medium-sized Section 28:Nano/micro science and related fields
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: KAWAI Shigeki 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (30716395)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田原 一邦 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (40432463) ; 久保 孝史 大阪大学, 理学研究科, 教授 (60324745)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 表面化学 / 走査型トンネル顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 単分子

Outline of Final Research Achievements

In this project, we further developed high-resolution scanning probe microscopy with a functionalized tip, identified the molecular structures via the bond-resolved imaging, invented new on-surface chemical reactions for various nanocarbon structures, synthesized three-dimensional graphene nanoribbons and atomically defined junctions between graphene nanoribbons, and analyzed the intercalation layer for the electronic decoupling as well as investigated local probe chemistry. It is worth noting that we have demonstrated the stabilization of radical species, which was obtained via tip-induced dehalogenation, by addition reaction and structural isomerization, that is local probe chemistry.

Free Research Field

表面化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

単分子の構造を直接的に見ることが出来る高分解能走査型プローブ顕微鏡は、近い将来の分子エレクトロニクスの素子として展開できる炭素ナノ構造体の創生に於いて欠かせない技術であり、有機合成で生成した小分子を出発としたボトムアップ合成が可能となる表面化学において学術的意義が高と云える。本件では、さまざまな表面反応の開発や評価手法の開発、更に、単分子レベルでの探針を用いた化学反応など重要な学術・技術展開をすることができたと考えられる。その中でも、探針を用いた局所反応は、有機化学では研究が困難な領域であり、今後の展開が期待できる。