2013 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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| 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。本年度は、初年度に試みた二硫化モリブデン基板に代わり、絶縁体である窒化ホウ素を基板として用いて実験を進めた。窒化ホウ素基板上でのジアセチレン分子膜の作成、光および熱重合反応によるポリジアセチレン鎖の作成、微細加工電極の作成などに成功した。作成条件をさらに最適化する必要はあるが、ポリジアセチレン鎖の電気特性計測を行う準備は整いつつある。
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。これに関連して、本科研費にて購入した超高真空SPM装置を用いて、超高真空中でのポリジアセチレン鎖の作成・観察条件を確立した。また、金ナノクラスターとポリジアセチレン鎖の接続界面における電荷移動の詳細についても研究を進めている。
また、この研究を進める中で、分子膜の配列構造をテンプレートとして用いることで金ナノクラスターの配列構造を作成できることを見いだした。
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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
当初計画していた二硫化モリブデン基板を用いる方法では、基板を流れる電流が大きすぎてうまくいかなかったが、それに代わって絶縁体である窒化ホウ素基板を用いることで研究を進めている。窒化ホウ素基板上でのジアセチレン分子膜の作成、光および熱重合反応によるポリジアセチレン鎖の作成、微細加工電極の作成に成功するなど、ポリジアセチレン鎖の電気特性計測を行う準備は整いつつあり、研究は着実に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、窒化ホウ素基板上でのポリジアセチレン鎖の作成法、微小電極作成法の最適化を行い、単一ポリジアセチレン鎖の電気特性の計測を行う。必要に応じて、さらに別の基板を用いて実験を行うことも検討する。
また、多探針SPM装置を用いて、ポリジアセチレン鎖の作成・観察をする条件を確立し、多探針SPMでのポリジアセチレン鎖の電気特性計測を試みる。
さらに、ポリジアセチレン鎖と金属電極とが接触したときの界面における電荷移動の詳細について、走査トンネル顕微鏡（STS）等の手法を用いて研究を進める。
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