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金属電極間を架橋した単分子の伝導特性の制御

Research Project

Project/Area Number 11J09564
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionTokyo Institute of Technology
Research Fellow 中住 友香  東京工業大学, 大学院理工学研究科(理学系), 特別研究員(DC1)
Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Keywords単分子接合 / 光化学 / 微細加工
Research Abstract

金属電極間を単一分子が架橋した単分子接合は、単分子エレクトロニクスへの応用が期待され注目を集めている。実際に単分子トランジスタや、フォトクロミック分子を用いた単分子スイッチングなどが報告されている。一方、このような機能をもつ分子は複雑な構造を持つことが多いので、非弾性トンネルスペクトル(IETS)などを用いた構造決定が難しく、そのため単分子接合における機能の発現機構の解明が困難であった。小分子を用いた単純な単分子接合に対しIETS計測を適用し、機能発現前後の単分子接合の構造を決定することは重要である。そこで、本研究では単純なハロゲン化炭化水素であるcis-1,2-ジクロロエチレン(DCE)に注目した。この分子は、Pt(111)面上に吸着した状態で紫外光(200nm~)を照射すると、C-C1結合が開裂し、diσ/π結合したアセチレンが生成することが知られている。cis-1,2-ジクロロエチレンを用いた単分子接合で、光化学反応の進行が期待できる。そこで本研究では、cis-1,2-DCE, H_2O雰囲気下のPt, Cu接合の伝導度・IETS計測を行い、光照射前後での単分子接合の構造変化について検討を行った。
Pt接合の場合は1.5G_0(2e^2/h)にPt単原子接合に対応した伝導度を観測した。insituにてcis-1,2-DCEを導入したところ、1G_0付近の幅広い領域の伝導度成分が観測され、さまざまな構造ができることが示された。分子の架橋状態を決定するために、IETS計測を行った。cis-1,2-DCE雰囲気下のPt接合のIETSでは、50meV付近に振動モードが観測された。この振動モードのエネルギーはPt(111)面上に吸着したcis-1,2-DCEとPt間の振動モードのエネルギー(55meV)とよく一致している。よって、今回得られた振動モードは、接合を架橋したcis-1,2-DCE分子由来の振動モードと考えられる。
続いて、cis-1,2-DCE雰囲気下のPt接合に可視・紫外光(200nm~)を90分間照射したところ、光照射前とは異なり、1G_0の伝導度を持つ構造が選択的に形成されることが示された。光照射後にもIETS計測を行ったところ、25~75meVの広い領域に振動モードが観測され、光照射前とは異なる挙動を示した。光照射前後において伝導度・IETSが黒たることから接合に吸着した分子が光によって反応することが示唆された。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report

Research Products

(14 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Fabrication and Characterization of Single Molecular Junction2013

    • Author(s)
      木口学, 松下龍二, 金子哲, 中住友香
    • Journal Title

      Journal of the Imaging Society of Japan

      Volume: 52 Issue: 1 Pages: 26-33

    • DOI

      10.11370/isj.52.26

    • NAID

      130004484027

    • ISSN
      1344-4425, 1880-4675
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The self-breaking mechanism of atomic scale Au nanocontacts2012

    • Author(s)
      中住友香、 和田恭雄、 木口学
    • Journal Title

      Nanotechnology

      Volume: 23

    • DOI

      10.1088/0957-4484/23/40/405702

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electric Conductance of Single Ethylene and Acetylene Molecules Bridging between Pt Electrodes2012

    • Author(s)
      中住友香、 松下龍二、 金子哲、 木口学
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 116 Pages: 18250-18255

    • DOI

      10.1021/jp304733u

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of metal-molecule contact on electron-vibration interaction in single hydrogen molecule junction2011

    • Author(s)
      松下龍二、金子哲、中住友香、木口学
    • Journal Title

      Physical review B

      Volume: 84

    • DOI

      10.1103/physrevb.84.245412

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Investigation on Atomic and Electric Conductance of the Single Benzene and C60 Molecule Junction Bridging between Metal Electrodes2011

    • Author(s)
      木口学, 金子哲, 中住友香, O.Tal, J.van Ruinetbeek, J.C.Cuevas
    • Journal Title

      Hyomen Kagaku

      Volume: 32 Issue: 6 Pages: 331-336

    • DOI

      10.1380/jsssj.32.331

    • NAID

      130004486656

    • ISSN
      0388-5321, 1881-4743
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Development of measurement system for metal nanocontacts under defined environment condition2013

    • Author(s)
      T. Nakazumi, D. Murai, M. Kiguchi and K, Tsukagoshi
    • Organizer
      23rd Annual Meeting of MRS-J
    • Place of Presentation
      Yokohama, Kanagawa
    • Year and Date
      2013-12-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 単一不飽和炭化水素分子ワイヤの電子伝導特性2013

    • Author(s)
      中住友香, 金子哲, 松下龍二, 木口学
    • Organizer
      表面界面スペクトロスコピー2013
    • Place of Presentation
      東レ総合研修センター(静岡)
    • Year and Date
      2013-12-06
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Breaking mechanism of Au nanocontact during self-breaking process2013

    • Author(s)
      Tomoka Nakazumi, Yasuo Wada and Manabu Kiguchi
    • Organizer
      International School and Symposium on Molecular Materials
    • Place of Presentation
      Tokyo Institute of Technology (Tokyo)
    • Year and Date
      2013-11-15
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] The self-breaking mechanism of Au nanocontacts2013

    • Author(s)
      Tomoka Nakazumi, Yasuo Wada and Manabu Kiguchi
    • Organizer
      19th International Vacuum Congress
    • Place of Presentation
      Paris, France
    • Year and Date
      2013-09-10
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] cis-1, 2-ジクロロエチレン雰囲気下のPt接合の伝導度・非弾性トンネルスペクトル計測2013

    • Author(s)
      中住友香, 木口学
    • Organizer
      日本化学会
    • Place of Presentation
      滋賀(立命館大学びわこ・くさつキャンパス)
    • Year and Date
      2013-03-24
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 自発破断過程におけるAuナノ接合の破断過程の解明2012

    • Author(s)
      中住友香, 木口学, 和田恭雄
    • Organizer
      日本物理学会
    • Place of Presentation
      横浜(横浜国立大学)
    • Year and Date
      2012-09-21
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Ptナノ電極間を架橋したエチレン・アセチレン単分子接合の電気伝導特性2012

    • Author(s)
      中住友香
    • Organizer
      ナノスケール分子デバイスセミナー
    • Place of Presentation
      化学会館(東京)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-29
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Ptナノ電極間を架橋した不飽和炭化水素分子ワイヤの電子伝導特性2011

    • Author(s)
      中住友香, 金子哲, 松下龍二, 木口学
    • Organizer
      分子科学討論会
    • Place of Presentation
      札幌コンベンションセンター(北海道)
    • Year and Date
      2011-09-22
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Highly conductive single ethylene and acetylene molecule wires bridging Pt electrodes2011

    • Author(s)
      中住友香、金子哲、松下龍二、木口学
    • Organizer
      European conference on surface science 28
    • Place of Presentation
      Wroclaw (Poland)
    • Year and Date
      2011-08-31
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-11   Modified: 2016-04-21  

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