2014 Fiscal Year Annual Research Report
スピン偏極ＳＴＭによる単一ナノ分子グラフェンの磁気構造解明
| Project/Area Number |
25600012
|
|---|
| Research Institution | Chiba University |
|---|
Principal Investigator |
山田 豊和 千葉大学, 融合科学研究科(研究院), 准教授 (10383548)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
|
| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / 磁性 / ナノ材料 / 表面・界面物性 / スピンエレクトロニクス |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
「スピン偏極ＳＴＭによる単一ナノ分子グラフェンの磁気構造解明」を目指して、自作した３００Ｋと４Ｋの2台の超高真空・スピン偏極ＳＴＭ（走査トンネル顕微鏡）を用いて研究を進めてきた。
２０１３－２０１４年度までに得られた成果を述べる。極限最小素子開発を目指し、最小の分子の一つであるＣＯ単一分子を、ＳＴＭ探針によるマニピュレーション技術を駆使して人工的にナノ分子グラフェンを創成することを目指してきた。Cu(111)を基板として使用した。原子レベルで平坦にすることで、極低温環境下で基板表面には自由電子による干渉パターンが鮮明に確認できた。基板上の残留不純物量は１％以下であることをＳＴＭ原子像から確認した。なお残留ガスの半分は既にＣＯ分子であった。ＳＴＭを５Ｋに冷やした状態で、超高真空ＳＴＭ解析槽に0.01L程度ＣＯガスを導入し、短時間、ＳＴＭ周りの冷却シールドをあけることで単一分子を基板上に僅かに吸着させることに成功した。
吸着したＣＯ単一分子の探針を移動し、電圧パルスおよび接近させることにより、ＣＯ分子１個を動かすことに成功した。しかし困難に直面した。１個のＣＯ分子（黒点としてＳＴＭ像中で観察される）を別のＣＯ分子に接近させていくとダイマーを形成する。２つの黒点が連なった細長い黒点となる。難しいのは３つ目のＣＯ分子をこのダイマーにもってくる際、針の影響がこのダイマーにおよび、予想以上に正確なカゴメ上に配列することが困難であり、数時間も要する点である。非常に効率が悪いことが分かった。
一方で、１個１個のＣＯ分子をＳＴＭ探針で操作するのではなく、0.5MLほどＣＯ分子を吸着することで部分的にＣＯ分子はカゴメ上に配列する（√3x√3R30）ことが分かった。現在、電子状態密度の測定結果と第一原理計算を行っている。
|
