| 研究課題/領域番号 |
19K05182
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28010:ナノ構造化学関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
佐々木 正洋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80282333)
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| 研究分担者 |
山田 洋一 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (20435598)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | 超原子電子軌道(SAMO) / 電界放出顕微鏡(FEM) / 実時間イメージング / 実空間イメージング / エネルギー分析 / フラーレン / 半導体有機分子 / 超原子分子軌道(SAMO) / 電子輸送 / 炭化タングステン / 電子状態の可視化 / フラーレン(C60) / 実時間計測 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、電界放出顕微鏡(FEM)を応用して、分子の外側に、分子をあたかも原子核とみなした電子軌道である超原子電子軌道(SAMO)の実時間、実空間イメージング法を開拓するものである。FEMは尖鋭化した金属針先端から放出された電子の空間分布の拡大投影であり、極めて簡便な電子状態計測法である。SAMO同士が重なることでこれによって、自由電子的なバンドを作ることが可能であり、本研究により、これまであまり注目されてこなかったSAMO軌道を活用したエレクトロニクスの可能性を検討することが可能となる。
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| 研究成果の概要 |
本研究は、電界放出顕微鏡(FEM)を応用して、分子の外側に、分子を原子核と見なす巨大な原子軌道となる、超原子分子軌道（Super-atom Molecular Orbital; SAMO）をはじめとした非占有準位の実時間・実空間イメージング法を開拓するものである。
タングステンエミッタに、例えばC60分子を吸着、加熱することで安定な炭化物が形成され、それが安定なトンネル障壁層として機能し、その先端にC60をはじめとして、多様な半導体有機分子を吸着させFEM計測を行うことで、再現性よく非占有準位軌道を、回転、準位間遷移の動的挙動を含め、実時間・実空間で画像化できることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
FEMは尖鋭化した金属針先端から放出される電子の投影であり、先端を構成する表面の仕事関数分布を反映した像が得られる。ここで、金属針先端に分子を吸着させると、吸着分子の幾何構造に対応したと推定されるパターンが現れることが観測されることがあるが、その起源は解明されていなかった。我々は、C60 SAMOを出発点として、一般の分子の軌道の形状がそのまま実時間・実空間像として画像化できることを見いだした。分子間の電荷移動等の現象を簡易的に可視化できることになる。この手法は、化学反応過程、半導体分子間の伝導過程の原子レベルでの直接計測など応用の広い範囲で活用でき、大きな波及効果が期待できる。
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