2010 Fiscal Year Annual Research Report
バリスティック領域を超えたデバイス用有機分子の評価と探索
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21310068
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
水関 博志 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (00271966)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川添 良幸 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30091672)
ベロスルドフ ロディオン 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10396517)
西松 毅 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (70323095)
佐原 亮二 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (30323075)
ゴルジザデー ナルジェス 東北大学, 金属材料研究所, COEフェロー (90466574)
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| Keywords | 分子狭窄系 / 分子架橋系 / 分子デバイス / 分子ワイヤー / 量子コンダクタンス |
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| Research Abstract |
本年度は第一原理計算により分子架橋系の電気伝導特性に関して研究を行った。以下に主要な2つの系について説明する。
複数の窒素原子をドープしたカーボンナノチューブ2個を閉じた端を向かい合わせることにより、1次元ヘテロ接合を実現し、この系での窒素原子数およびその幾何学的位置関係の電気伝導への影響を調べた。窒素原子のために分子軌道が変化し、ヘテロ接合の伝導チャンネルを形成する様子、負性微分抵抗(NDR)特性の発現機構などを明らかにした。NDR特性はドープしたサイト位置とその幾何学的位置関係に大きな影響を受けることを示した。TCNQ、TDAEなどのP-型、n-型の有機分子を内包させたカーボンナノチューブCNTはデバイスとして興味深い性質を持つ想される。この系における有機分子の効果、1次元CNT中のp-n接合の整流作用を調べた。計算結果は、CNT内のp-型、n-型のドーパント効果に電荷移動が重要な役割を果たし、系の電気伝導特性を決定すること、その結果として、ツェナー・ダイオードを実現できることを示した。これらの結果はナノエレクトロニクス分野においてCNTベースの様々な電子論理回路の設計、実現に役立つと期待される。
第一原理計算に基づく非平衡グリーン関数法を1個のチオール基または3個のチオール基を持つアダマンタンチオールATTの系に適用し、この系の分子軌道準位と電気伝導特性を系統的に解析した。アダマンタン分子と金属電極間の強固な結合は安定な分子架橋構造を作り、界面の幾何学的不確定性を排除することができる。これにより、分子デバイスとして、分子が本来持つ性質を調べ、電気伝導特性を評価することができる。ATT基を持つ単一分子系が実際に使用される条件下での分子トランジスター接合の可能性を示し、バイアス印加時に透過特性が影響を受けないことを明らかにした。
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