Statistic simulation of chemical reactions in single molecular junctions

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K15505
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 32010:Fundamental physical chemistry-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Ohto Tatsuhiko 大阪大学, 基礎工学研究科, 助教 (90717761)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 第一原理計算 / 伝導計算 / 単一分子接合 / 密度汎関数法 / 非平衡グリーン関数法

Outline of Final Research Achievements

Single-molecule devices attract attentions because of possible bottom-up construction, potential for device miniaturization, and utilization of unique electrical responses of organic materials. Since it is not possible to directly observe the bridging structure of the molecule between electrodes, the presence of the molecule should be confirmed through the current-voltage characteristics. We have developed a method to unveil the junction structures by combining the break junction technique, unsupervised clustering, and first-principles calculations and applied it for a tripodal anchoring molecule.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

人間が作ることのできる最小単位の部品である分子１つを電極間に架橋した単一分子接合は、電子デバイスの小型化や有機物ならではの電気応答の利用に向けて研究が進められている。単一分子の架橋構造を直接視認することはできず、電気伝導度の計測を通じて分子架橋を確認することになるため、単一分子デバイスの電気伝導特性の計測と評価の手法を確立することは重要な課題である。我々は、ブレークジャンクション法と教師なしクラスタリング、第一原理計算を組み合わせることで、架橋構造の特徴に従って電気伝導度を分類する手法を開発し、３脚型アンカー部位を用いた分子の架橋構造解析に応用した。