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2013 Fiscal Year Annual Research Report

プローブ顕微鏡を用いた単分子スペクトロスコピー

Research Project

Project/Area Number 21225001
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

川合 真紀  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特任教授 (70177640)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高木 紀明  東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (50252416)
金 有洙  独立行政法人理化学研究所, Kim表面界面研究室, 准主任研究員 (50373296)
白木 将  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 講師 (80342799)
Project Period (FY) 2009-05-11 – 2014-03-31
Keywords表面・界面物性 / 走査プローブ顕微鏡 / 物性実験
Research Abstract

単分子スペクトロスコピーに関する総括:STM探針から吸着分子に打ち込まれたトンネル電子により、分子のホッピングや解離反応などのアクションが誘起される。探針ー試料間に加えられたトンネル電圧の関数として測定されたアクションの頻度はアクションスペクトルと呼ばれる。アクションスペクトルの一般的な解析理論を金属表面における水モノマー/ダイマーの表面ホッピング、Cu(110)表面に吸着した一酸化炭素分子のホッピングに適用して、振動の非調和カップリングによる分子ダイナミクスを明らかにした。また、一般化した解析理論をこれまで蓄積した実験結果に適用した結果とあわせて、非弾性トンネル分光(STM-IETS)やアクションスペクトロスコピーなどの単分子スペクトロスコピーと表面分子ダイナミクスに関する総説をまとめた。
トンネル電子による基板フォノンの励起:Cu(110)表面のSTM-IETS測定において、試料電圧約±6mVにピークとディップのペアが観測された。基板のフォノンとの比較を行い、これらの構造をトンネル電子による基板フォノンの励起によるものと同定した。これまでSTM-IETSによる単原子レベルの振動スペクトルは数多く報告されている。ほとんどのスペクトルは、吸着した分子の振動励起によるものである。一方、基板フォノンを観測した例は、極僅かしかない。本成果は、トンネル電子と基板フォノンとの電子・フォノン相互作用に関して新たな知見をもたらすものと期待される。
トンネル電子による発光:金属表面に原子層レベルでデザインして作製した絶縁薄膜の吸着分子について、トンネル電子により創られた励起状態からの発光スペクトルを計測した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (8 results)

All 2013

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (4 results) (of which Invited: 4 results)

  • [Journal Article] Enhancement of inelastic Electron Tunneling Conductance caused by Electronic Decoupling in Iron Phthalocyanine Bilayer on Ag(111)2013

    • Author(s)
      Naoka Ohta, Ryuichi Arafune, Noriyuki Tsukahara, Maki Kawai, Noriaki Takagi
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 117 Pages: 21832-21837

    • DOI

      10.1021/jp406317t

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] STM investigation of CO ordering on Pt(111): From an isolated molecule to high-coverage superstructure2013

    • Author(s)
      Hyun Jin Yang, Taketoshi Minato, Maki Kawai, Yousoo Kim
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 117 Pages: 16429-16437

    • DOI

      10.1021/jp404231t

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Orbital-selective single molecule reactions on a metal surface studied by low-temperature scanning tunneling microscopy2013

    • Author(s)
      Satoshi Katano, Yousoo Kim, Michael Trenary, Maki Kawai
    • Journal Title

      Chem. Commun.

      Volume: 49 Pages: 4679-4681

    • DOI

      10.1039/C3CC40949J

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spectral fitting of action spectra for motions and reactions of single molecules on metal surfaces2013

    • Author(s)
      Kenta Motobayashi, Satoshi Katano, Yousoo Kim, Maki Kawai,
    • Journal Title

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      Volume: 86 Pages: 75-79

    • DOI

      10.1246/bcsj.20120190

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Single molecule chemistry with a STM and reactions at surfaces2013

    • Author(s)
      Maki Kawai, Yousoo Kim Noriaki Takagi
    • Organizer
      AVS 60th International Symposium and Exhibition
    • Place of Presentation
      Long beach, California, U.S.A.
    • Year and Date
      20131031-20131031
    • Invited
  • [Presentation] Single Molecule Spectroscopy at Surfaces2013

    • Author(s)
      Maki Kawai
    • Organizer
      19th International Vacuum Congress(IVC-19),
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      20130910-20130910
    • Invited
  • [Presentation] Evolution of Kondo resonance from a single impurity molecule to the two-dimensional lattice2013

    • Author(s)
      Maki Kawai
    • Organizer
      112th Bunsentagung (Annual German Conference on Physical Chemistry)
    • Place of Presentation
      Karlsrehe, Germany
    • Year and Date
      20130511-20130511
    • Invited
  • [Presentation] Single molecule spectroscopy of spin state at surfaces2013

    • Author(s)
      Maki Kawai
    • Organizer
      American Chemical Society 245th National Meeting & Exposition
    • Place of Presentation
      New Orleans, U.S.A.
    • Year and Date
      20130408-20130408
    • Invited

URL: 

Published: 2015-05-28  

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