単分子接合の原子・電子構造決定手法の開拓

• 研究課題/領域番号: 24245027
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 木口 学 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (70313020)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 36,530千円 (直接経費: 28,100千円、間接経費: 8,430千円); 2015年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2014年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円); 2013年度: 10,530千円 (直接経費: 8,100千円、間接経費: 2,430千円); 2012年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
• キーワード: 単分子接合 / 振動分光 / 表面増強ラマン散乱 / 電気伝導度 / 単分子化学 / マイクロ・ナノデバイス / ナノコンタクト

研究成果の概要

本研究では、単分子接合の表面増強ラマン散乱, 非弾性電子トンネル分光, 熱起電力計測を行うことで、単分子接合の原子・電子構造解析法の開発に成功した。さらに多段階の抵抗値を示す単分子スイッチや機能を自由に取り替えることの出来る単分子素子の作製にも成功した。開発した計測法を適用することで、単分子素子における機能発現機構を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Site selection in single-molecule junction for highly reproducible molecular electronics (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Kaneko, D. Murai, S. Marques-Gonzalez, H. Nakamura, Y. Komoto, S. Fujii, T. Nishino, K. Ikeda, K. Tsukagoshi, M. Kiguchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 138 号: 4 ページ: 1294-1300
  • DOI: 10.1021/jacs.5b11559
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of the Molecule-Metal Interface on Surface Enhanced Raman Scattering of 1,4-Benzenedithiol Molecule (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Suzuki, S. Kaneko, S. Fujii, S. Marques-Gonzalez, T. Nishino, M. Kiguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 120 号: 2 ページ: 1038-1042
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b10385
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Surface enhanced Raman scattering of a single molecular junction (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Matsushita, M. Kiguchi
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 印刷中 号: 33 ページ: 21363-21371
  • DOI: 10.1039/c4cp04906c
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High electronic couplings of single mesitylene molecular junctions (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Komoto, S. Fujii, T. Nishino, M. Kiguchi
  • 雑誌名: Beilstein J. Nanotech. 巻: 6 ページ: 2431-2437
  • DOI: 10.3762/bjnano.6.251
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrical conduction and structure of copper atomic junctions in the presence of water molecules (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Li, F. Demir, S. Kaneko, S. Fujii, T. Nishino, A. Saffarzadeh, G. Kirczenow, M. Kiguchi
  • 雑誌名: Phys. Chem. Chem. Phys. 巻: 17 号: 48 ページ: 32436-32442
  • DOI: 10.1039/c5cp05227k
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effect of Mechanical Strain on Electric Conductance of Molecular Junctions (2015)
  • 著者名/発表者名: J. Inatomi, S. Fujii, S. M. Gonzalez, H. Masai, Y. Tsuji, J. Terao, M. Kiguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 119 号: 33 ページ: 19452-19457
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b04386
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Symmetry of Single Hydrogen Molecular Junction with Au, Ag and Cu Electrodes (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Li, S. Kaneko, S. Fujii, M. Kiguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 119 号: 33 ページ: 19143-19148
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b04720
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Single naphthalene and anthracene molecular junctions using Ag and Cu electrodes in ultra high vacuum (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, S. Kaneko, L. Chenyang, and M. Kiguchi
  • 雑誌名: Appl. Surf. Sci 巻: 354 ページ: 362-362
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2015.05.071
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface enhanced Raman scattering of molecules in metallic nanogaps (2015)
  • 著者名/発表者名: S. M. Gonzalez, R. Matsushita, M. Kiguchi
  • 雑誌名: J. Optics 巻: 17 号: 11 ページ: 114001-114001
  • DOI: 10.1088/2040-8978/17/11/114001
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Rectifying electron-transport properties through stacks of aromatic molecules inserted into a self-assembled cage (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Fujii, T. Tada, Y. Komoto, T. Osuga, T. Murase, M. Fujita, M. Kiguchi
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 137 号: 18 ページ: 5939-5947
  • DOI: 10.1021/jacs.5b00086
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Simultaneous Measurement of Electrical Conductance and Thermopower of Single Benzeneditiol Molecular Junctions (2015)
  • 著者名/発表者名: S.Kaneko, Y. Nakamura, R. Matsushita, S. Marques-Gonzalez, M. Kiguchi
  • 雑誌名: APEX 巻: 8 号: 6 ページ: 065201-065201
  • DOI: 10.7567/apex.8.065201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly conductive single naphthalene and anthracene molecular junction with well-defined conductance (2015)
  • 著者名/発表者名: C. Liu, S. Kaneko, Y. Komoto, S. Fujii, and M. Kiguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett. 巻: 106 号: 10 ページ: 103103-103103
  • DOI: 10.1063/1.4914501
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Single Cu Atomic Chain in Nitrogen Atmosphere (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kaneko, Y. Nakamura, M. Kiguchi, J. Zhang, X. Yang, J. Zhao
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 119 号: 1 ページ: 862-866
  • DOI: 10.1021/jp510916h
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photochromic reaction of the diarylethene derivative on Au nanoparticles (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, S. Kaneko, S. Fujii and M. Kiguchi
  • 雑誌名: Adv. Nat. Sci.: Nanosci. Nanotechnol 巻: 6 号: 1 ページ: 015006-015006
  • DOI: 10.1088/2043-6262/6/1/015006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Temperature dependence of the thermopower and its variation of the Au atomic contact (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryuji Matsushita, Satoshi Kaneko, Shintaro Fujii, Hisao Nakamura, Manabu Kiguchi
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 26 号: 4 ページ: 045709-045709
  • DOI: 10.1088/0957-4484/26/4/045709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extension of photopolymerization region from the nanoscale to the macroscopic scale using a chemically amplified photoresist (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Takahashi, S. Kaneko, S. Fujii, M. Kiguchi
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 印刷中 号: 2 ページ: 277-282
  • DOI: 10.1246/bcsj.20140243
  • NAID: 130004703939
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication of Single Linear Aromatic Molecule Junction with High Formation Probability (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Liu, S. Kaneko, Y. Komoto, S. Fujii, M. Kiguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Exp 巻: 7 号: 10 ページ: 105201-105201
  • DOI: 10.7567/apex.7.105201
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Highly stable Au atomic contacts covered with benzenedithiol in ambient condition (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Murai, T. Nakazumi, S. Fujii, Y. Komoto, K. Tsukagoshi, C. Motta, M. Kiguchi
  • 雑誌名: PCCP 巻: 16 号: 29 ページ: 15662-15666
  • DOI: 10.1039/c4cp01950d
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metal atomic contacts under defined environmental conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakazumi, S. Kaneko, M. Kiguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118 号: 14 ページ: 7489-7493
  • DOI: 10.1021/jp5012318
  • NAID: 130005004331
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Additive Electron Pathway and Non-additive Molecular Conductance by Using a Multipodal Bridging Compound (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kiguchi, Y. Takahashi, S. Fujii, M. Takase, T. Narita, M. Iyoda, M. Horikawa, Y. Naitoh, H. Nakamura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118 号: 10 ページ: 5275-5283
  • DOI: 10.1021/jp4100262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single molecular resistive switch obtained via sliding multiple anchoring points and varying effective wire length (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kiguchi, T. Ohto, S. Fujii, K. Sugiyasu, S. Nakajima, M. Takeuchi, and H. Nakamura
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 20 ページ: 7327-7332
  • DOI: 10.1021/ja413104g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single Molecular Bridging of Au Nanogap using Aryl Halide Molecules (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Komoto, Shintaro Fujii, Kenji Hara, Manabu Kiguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 号: 46 ページ: 24277-24282
  • DOI: 10.1021/jp404858x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation on the Pyrazine Molecular Junction Studied by Conductance Measurement and Near Edge X-ray Absorption Fine Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kaneko, Manabu Kiguchi
  • 雑誌名: Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures 巻: 22 号: 1-3 ページ: 166-172
  • DOI: 10.1080/1536383x.2013.798723
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly Conductive [3×n] Gold-Ion Clusters Enclosed within Self-Assembled Cages (2013)
  • 著者名/発表者名: Kiguchi, M ; Inatomi, J ; Takahashi, Y ; Tanaka, R ; Osuga, T ; Murase, T ; Fujita, M ; Tada, T ; Watanabe S.
  • 雑誌名: Angewandte Chemie International Edition 巻: 52 号: 24 ページ: 6202-6205
  • DOI: 10.1002/anie.201301665
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conductance and SERS Measurement of Benzenedithiol Molecules Bridging Between Au Electrodes (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Matsushita, M. Horikawa, Y. Naitoh, H. Nakamura, M. Kiguchi
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 117 号: 4 ページ: 1791-1795
  • DOI: 10.1021/jp3112638
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Conductance of Single Ethylene and Acetylene Molecules Bridging between Pt Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoka Nakazumi, Satoshi Kaneko, Ryuuji Matsushita and Manabu Kiguchi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C 巻: 116 ページ: 18250-18255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fabrication and Characterization of Decanedithiol Molecule Junction using Nano Gap Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuuta Takahashi, Manabu Kiguchi*, Masayo Horikawa, Yasuhisa Naitoh, Ken Tsutsui, Hitoshi Takagi, Masayuki Morita, Masahide Tokuda, Yoshitoshi Ito, Yasuo Wada
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 巻: 51 ページ: 75201-75201
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electron transport through single π-conjugated molecules bridging between metal electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Manabu Kiguchi and Satoshi Kaneko
  • 雑誌名: Chem Phys Chem 巻: 13 ページ: 1116-1126
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal atomic contact under electrochemical potential control (2012)
  • 著者名/発表者名: Manabu Kiguchi and Kei Murakoshi
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 24 ページ: 164212-164212
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single Molecule Conductance of π-Conjugated Rotaxane: New Method for Measuring Stipulated Electric Conductance of π-Conjugated Molecular Wire Using STM Break Junction (2012)
  • 著者名/発表者名: Manabu Kiguchi, Shigeto Nakashima, Tomofumi Tada, Satoshi Watanabe, Susumu Tsuda, Yasushi Tsuji, Jun Terao
  • 雑誌名: Small 巻: 8 ページ: 726-730
  • 査読あり
• [学会発表] SERSとI-Vの同時計測による金属―分子局所界面構造の決定 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 日本化学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] 界面制御に基づく単分子接合の新機能の開拓およびその発現機構の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 日本化学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2016-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] Single Molecular Devices using Supermolecules (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kiguchi
  • 学会等名: Pacific Chem 2015
  • 発表場所: ホノルル
  • 年月日: 2015-12-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ベンゼンジチオール単分子のSERSと電流―電圧特性の同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木口学，金子哲, 村井大午
  • 学会等名: 表面界面スペクトロスコピー2015
  • 発表場所: 埼玉
  • 年月日: 2015-11-28
• [学会発表] 単分子接合のSERSと電流―電圧特性の同時計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木口学，金子哲, 村井大午
  • 学会等名: 分子アーキテクトニクス研究会
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2015-10-24
• [学会発表] 金属と分子の界面構造を舞台とした単分子物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] Single Molecular Device using STM (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Kiguchi
  • 学会等名: ECN-2015
  • 発表場所: オデッサ(ウクライナ)
  • 年月日: 2015-09-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 単分子接合におけるダイオード、スイッチング特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 物性研究所短期研究会
  • 発表場所: 柏
  • 年月日: 2015-06-24
  • 招待講演
• [学会発表] Investigation on nano scale molecular dynamics using enhanced field at the metal nano gap (2014)
  • 著者名/発表者名: M.Kiguchi
  • 学会等名: The 7th International workshop on advanced materials science
  • 発表場所: Halong (Vietnam)
  • 年月日: 2014-11-04
• [学会発表] 機能性分子を用いた単分子素子開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 第1回資源研フォーラム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-10-22
• [学会発表] Single molecular dynamics using the surface enhanced raman scattering (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kiguchi
  • 学会等名: van der Waals colloquium
  • 発表場所: Leiden (Netherlands)
  • 年月日: 2014-09-05
• [学会発表] 単一分子接合の化学 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会2013
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] 振動分光による電極間の架橋した単分子のダイナミクスの研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 日本表面科学会第76回表面科学研究会
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 単分子計測を利用した電子輸送過程の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 第3回CSJ化学フェスタ2013
  • 発表場所: 東京
  • 招待講演
• [学会発表] 金属電極に架橋した単一分子の電気伝導度、振動スペクトル計測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: ナノ学会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪）
  • 招待講演
• [学会発表] 単一分子計測に基づくπスタック系における電子輸送過程の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 物理学会
  • 発表場所: 横浜国立大学（横浜）
  • 招待講演
• [学会発表] Vibrational spectroscopy of a single molecule bridging between metal electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 14th International Conference on Vibrations at Surfaces
  • 発表場所: 神戸ポートアイランドセンター（神戸）
  • 招待講演
• [学会発表] 金属電極に架橋した単一pi共役分子の構造および伝導特性の解明 (2012)
  • 著者名/発表者名: 木口学
  • 学会等名: 表面科学会
  • 発表場所: 東北大学（仙台）
  • 招待講演