2023 Fiscal Year Annual Research Report
金ナノ粒子接合を利用した並列回路分子における軟X線誘起電子移動
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20K05420
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
和田 真一 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 准教授 (60304391)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 非接触導電性計測 / 内殻励起 / 共鳴オージェ電子分光 / Core-hole clock法 / 自己組織化単分子膜（SAM） / π共役 / 金ナノ粒子 / パルスレーザーアブレーション法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
軟Ｘ線を用いた内殻電子励起によって、原子レベルで局所的に電荷を発生させることができる。そしてその電荷の緩和は、オージェ崩壊の変化として計測できる。申請者は、このような内殻励起による反応ダイナミクスを解析することで、有機分子の導電性を評価し得ることを見出した。そこで本申請研究では、電極に接合した分子デバイスをモデル化した系として、末端に軟Ｘ線吸収部位をもつ芳香分子鎖チオール分子の自己組織化単分子膜（SAM）を作成し、内殻励起共鳴オージェ電子分光によるcore-hole clock（CHC）計測を用いた超高速電荷移動ダイナミクスの理解を目指した。令和5年度は、芳香分子鎖が異なるチオール分子で修飾した金ナノ粒子の集積薄膜で、CHCおよびイオン脱離の計測を実施した。
ナノ粒子修飾試料の評価を、HiSOR BL-13で軟Ｘ線吸収および光電子分光の測定で行い、更にオージェ電子分光計測・CHC解析を行うことでナノ粒子表面に吸着した芳香鎖チオール分子の電荷移動速度を求めた。これらの速度は、金基板上平面SAMで同様に求めた電荷移動速度と変わらないことを確認し、ナノ粒子の集積膜条件でもCHC法では電荷移動が正確に評価できることが分かった。
一方、PFハイブリッド運転での飛行時間型脱離イオン質量計測では、修飾分子の末端最表面に位置するメチルエステル部位から脱離するメチルイオンの断片化を調べた。ナノ粒子集積膜であることが要因となって測定毎に平面SAMとは異なる断片化結果を示すが、適正な解析を施すことでイオン脱離計測でも平面SAMと同等の電荷移動ダイナミクス情報を抽出できることが分かった。
以上のように本申請研究を通して、10nm程度の被覆のない金ナノ粒子の合成から、分子被覆、その集積膜化、そして放射光を利用した電荷移動ダイナミクス計測に至るまでの、一連の研究スキームを構築することに成功した。
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