2012 Fiscal Year Annual Research Report
導電性高分子鎖によって配線した単分子デバイスの機能計測
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24241047
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
大川 祐司 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, ＭＡＮＡ研究者 (40242169)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
有賀 克彦 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究者 (50193082)
櫻井 亮 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, ＭＡＮＡ研究者 (60280731)
久保 理 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70370301)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ナノ材料 / 走査プローブ顕微鏡 / ナノデバイス / 分子素子 / 導電性高分子 |
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| Research Abstract |
個々の有機分子に電子デバイスとしての機能を持たせようという単分子デバイスの研究がなされてきたが、その実現のためには、機能を持った有機単分子に導電性高分子鎖を配線する必要がある。我々は、個々の機能分子に向け、導電性高分子（ポリジアセチレン）鎖を連鎖重合反応によって成長させることで、導電性高分子鎖を配線する方法を世界に先駆けて開発した。本研究の目的は、このようにして作製した分子デバイス配線回路の電気特性の実測によって、デバイスとしての機能を確認/実証することである。この目的を達成するため、以下の２つの方法で単一ポリジアセチレン鎖の電気伝導特性の計測を試みている。
第一の方法は、電子ビームリソグラフィにより適切なギャップ幅を持った電極を作成し、その電極間にポリジアセチレン鎖を作成して電気特性を測定する方法である。そこで、二硫化モリブデン基板上に金の電極を作成し、電極間の電気特性を測定したが、半導体である二硫化モリブデン基板を大きな電流が流れてしまい、単一ポリジアセチレン鎖の電気特性を得ることはできなかった。解決策として、絶縁体である窒化ホウ素を基板として用いることを検討し、窒化ホウ素基板上にもジアセチレン分子膜ができることを確認した。さらなる確認が必要だが、電気特性計測のための絶縁基板として有望である。
第二の方法は、独立に駆動する多探針プローブ顕微鏡（SPM）装置を用い、測定対象に二本のプローブを接触させて計測を行う方法である。予備実験として、多探針SPM装置によるジアセチレン分子膜の真空中での観察と重合を試みたが、観察を安定に行うことができず、観察条件、重合条件を今後最適化していく必要がある。
また、この研究を進める中で、二硫化モリブデン基板上の欠陥サイトにチオール分子を選択的に吸着させることにも成功した。様々な分子を基板に固定して回路を作成する方法への応用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
二硫化モリブデン基板上に微小電極を作成して電気特性を測定する方法は、半導体である二硫化モリブデン基板に大きな電流が流れてしまうためうまくいかなかったが、次の候補として、絶縁体である窒化ホウ素基板上にもジアセチレン分子膜が生成することが確認できたことなど、研究は着実に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
窒化ホウ素基板上にジアセチレン分子膜をきれいに再現性良く作成する方法を確立し、重合してポリジアセチレン鎖ができることを確認する。その後、窒化ホウ素基板上に微小電極を作成して、単一ポリジアセチレン鎖や単分子デバイスの電気特性の計測を行う。
また、多探針SPMの実験に関連して、平成24年度に購入した超高真空SPM装置を用いて、真空中でのポリジアセチレン鎖の作成・観察条件を確立する。さらに、金ナノクラスターを電極パッドとして利用し、多探針SPMでの測定を試みる。
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