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革新的グラフェンフラット電極の開発による単分子デバイスの機能計測

研究課題

研究課題/領域番号 16H03829
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 ナノ材料化学
研究機関国立研究開発法人物質・材料研究機構

研究代表者

大川 祐司  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主席研究員 (40242169)

研究分担者 小川 真一  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 招聘研究員 (00590085)
新ヶ谷 義隆  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主任研究員 (40354344)
有賀 克彦  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA主任研究者 (50193082)
中払 周  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 主幹研究員 (90717240)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
19,890千円 (直接経費: 15,300千円、間接経費: 4,590千円)
2018年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2017年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2016年度: 12,350千円 (直接経費: 9,500千円、間接経費: 2,850千円)
キーワードナノデバイス / ナノ材料 / 走査プローブ顕微鏡 / ヘリウムイオン顕微鏡 / 単分子デバイス / 分子素子 / ナノコンタクト
研究成果の概要

本研究では、グラフェンの電気伝導特性を局所的に制御する技術を応用して、単分子デバイスを実現する上で重要となる革新的フラット電極の開発を行った。ヘリウムイオン顕微鏡を用いてサファイア基板上の単層グラフェンに1nmの空間分解能でイオン照射を行うことによって局所抵抗変調を行った。帯状のヘリウムイオン照射領域の幅を1nmずつ増加させたときの抵抗変化を調べ、抵抗は最初急激に上昇するが幅が25nmを超えると抵抗の上昇が緩やかになった。ジアセチレン分子の重合に関する研究も行い、六方晶窒化ホウ素基板上のほうがグラファイト上よりも重合速度が170倍速く、重合鎖形成時に自己増感作用が存在することが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

情報デバイスのさらなる発展のためには、集積回路を構成する素子をさらに微細化・低消費電力化する必要があり、そのための革新技術の開発が必要とされている。個々の有機分子に電子デバイスとしての機能を持たせる単分子デバイスはその有力候補であり、実現するには外部と信号のやりとりをするための電極を単分子に確実・安定に接続する技術を確立する必要がある。我々が開発したグラフェンの電気伝導特性を局所的に制御する技術を用いて、電極部分と絶縁部分に原子レベルの段差すら無いフラット電極の実現を目指し、その基礎研究を行った。本研究成果は単分子デバイスなどのナノデバイスへの安定な電気的接続を確実に行う上で重要な知見である。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 8件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Observation of room temperature electronic localization through a single graphene layer on sapphire2019

    • 著者名/発表者名
      Elisseos Verveniotis, Yuji Okawa, Shu Nakaharai, Shinichi Ogawa, Tomonobu Nakayama, Masakazu Aono and Christian Joachim
    • 雑誌名

      JJAP

      巻: 印刷中

    • NAID

      210000155886

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-Sensitization and Photo-Polymerization of Diacetylene Molecules Self-Assembled on a Hexagonal-Boron Nitride Nanosheet2018

    • 著者名/発表者名
      Verveniotis Elisseos、Okawa Yuji、Watanabe Kenji、Taniguchi Takashi、Taniguchi Takaaki、Osada Minoru、Joachim Christian、Aono Masakazu
    • 雑誌名

      Polymers

      巻: 10 号: 2 ページ: 206-206

    • DOI

      10.3390/polym10020206

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum transport localization through graphene2017

    • 著者名/発表者名
      Srivastava Saurabh、Kino Hiori、Nakaharai Shu、Verveniotis Elisseos、Okawa Yuji、Ogawa Shinichi、Joachim Christian、Aono Masakazu
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 28 号: 3 ページ: 035703-035703

    • DOI

      10.1088/1361-6528/28/3/035703

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-assembling diacetylene molecules on atomically flat insulators2016

    • 著者名/発表者名
      E. Verveniotis, Y. Okawa, M. Marina Vadimovna, Y. Koide, J. Liu, B. Smid, K. Watanabe, T. Taniguchi, K. Komatsu, T. Minari, X.Y. Liu, C. Joachim, M. Aono
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 18 号: 46 ページ: 31600-31600

    • DOI

      10.1039/c6cp06749b

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] In-situ measurement of electron conduction modulation in graphene by helium ion beam irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      NAKAHARAI, Shu, Shinich Ogawa, VERVENIOTIS, Elissaios, OKAWA, Yuji, AONO, Masakazu, JOACHIM, Christian
    • 学会等名
      2nd international HeFIB conference on Helium and emerging Focuse
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Room temperature electronic localization in a single graphene layer on sapphire by He-ion irradiation2018

    • 著者名/発表者名
      Elisseos Verveniotis, Yuji Okawa, Shu Nakaharai, Shinichi Ogawa, Christian Joachim, Masakazu Aono
    • 学会等名
      Imaginenano 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Single conductive polydiacetylene chain formation on h-BN (0001) surface2017

    • 著者名/発表者名
      Marina Makarova, Yuji Okawa, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Christian Joachim, Masakazu Aono
    • 学会等名
      9th International Conference on Molecular Electronics and Bioelectronics (M&BE9)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Self-sensitization and photo-polymerization of diacetylene molecules self-assembled on a hexagonal-Boron Nitride nanosheet2017

    • 著者名/発表者名
      Elisseos Verveniotis, Yuji Okawa, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Christian Joachim, Masakazu Aono
    • 学会等名
      2017 MRS Fall Meeting and Exhibit
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Photo-polymerization rate and selfsensitization of diacetylene self-assembled on h-BN nanosheets2017

    • 著者名/発表者名
      E. Verveniotis, Y. Okawa, K. Watanabe, T. Taniguchi, C. Joachim, M. Aono
    • 学会等名
      MANA International Symposium 2017
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diacetylene monolayers and aggregates self-assembled on atomically flat surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Elisseos Verveniotis, Yuji Okawa. Marina V. Makarova, Yasuo Koide, Jiangwei Liu, Bretislav Smid, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Katsuyoshi Komatsu, Christian Joachim, Masakazu Aono
    • 学会等名
      2016 E-MRS Spring Meeting and Exhibit
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrical studies of flat diacetylene layers on h-BN using nanoelectrodes2016

    • 著者名/発表者名
      M. Makarova, Y. Okawa, S. Nakaharai, E. Verveniotis, T. Taniguchi, C. Joachim, M. Aono
    • 学会等名
      9th International Symposium on Organic Molecular Electronics (ISOME 2016)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Diacetylene monolayers and aggregates self-assembled on atomically flat surfaces2016

    • 著者名/発表者名
      Elisseos Verveniotis, Yuji Okawa. Marina V. Makarova, Yasuo Koide, Jiangwei Liu, Bretislav Smid, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Katsuyoshi Komatsu, Christian Joachim, Masakazu Aono
    • 学会等名
      AFM Conference 2016
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] NIMS - Nanoionic Devices Group

    • URL

      http://www.nims.go.jp/ndg/index.html

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書 2016 実績報告書

URL: 

公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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