単分子接合における巨大磁気抵抗効果

• 研究課題/領域番号: 24685024
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 機能物質化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 山田 亮 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20343741)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 26,390千円 (直接経費: 20,300千円、間接経費: 6,090千円); 2014年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2013年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円); 2012年度: 16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
• キーワード: 単分子接合 / 磁気抵抗効果 / 分子エレクトロニクス / スピントロニクス / 熱起電力 / 単分子エレクトロニクス

研究成果の概要

本研究では、省電力かつ高速な電子素子を実現するための新たな素子構造として、強磁性電極に結合した有機分子一つを利用し、電子の電荷に加えてスピンを利用する単分子スピントロニクスの創成を目指した。研究では、種々の測定手法の開発により、電極／単分子／電極（単分子）接合構造の電気伝導度の磁場依存性と磁気抵抗ループに加え、単分子接合の熱起電力を測定することで、スピン縮退が解けた伝導軌道が存在することを実験的に明らかにした。これらの結果により、単分子接合がナノスケールのスピントロニクスの開発に有用であることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Thermoelectric Measurements of Ni Nanojunctions (2013)
  • 著者名/発表者名: SK Lee, R. Yamada and H. Tada
  • 雑誌名: MRS Proceedings 巻: 1490 ページ: 139-144
  • DOI: 10.1557/opl.2013.317
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Universal Temperature Crossover Behavior of Electrical Conductance in a Single Oligothiophene Molecular Wire (2012)
  • 著者名/発表者名: SK. Lee, R. Yamada, S. Tanaka, GS. Chang, Y. Asai and H. Tada
  • 雑誌名: ACS Nano. 巻: 6 号: 6 ページ: 5078-5082
  • DOI: 10.1021/nn3006976
  • 査読あり
• [学会発表] 単分子膜によるトンネル接合素子の作製と伝達特性の活用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田 亮・山口 真理子・大戸 達彦・夛田 博一
  • 学会等名: 日本化学会第95春季年会
  • 発表場所: 船橋市（日本大学船橋キャンパス）
  • 年月日: 2015-03-26
  • 招待講演
• [学会発表] Conductance and thermopower of C82 and endohedral metallofullerene molecular junctions with Au electrodes (2015)
  • 著者名/発表者名: Marius Buerkle, See Kei Lee, Ryo Yamada, Hirokazu Tada, and Yoshihiro Asai
  • 学会等名: Deutsche Physikalische Gesellschaft Annual Meeting
  • 発表場所: Berlin, Germany
  • 年月日: 2015-03-20
• [学会発表] Thermoelectric Effect of Thiophene-based Tripodal Molecular Junctions (2015)
  • 著者名/発表者名: SeeKei Lee, Yutaka Ie, Yoshio Aso, Ryo Yamada, Hirokazu Tada
  • 学会等名: 第６２回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 平塚市（東海大学湘南キャンパス）
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] Au/オリゴチオフェン/Au接合の非弾性トンネルスペクトル測定 (2015)
  • 著者名/発表者名: 下店 隆史、Franchi Jimmy、田中 彰治、大戸 達彦、山田 亮、夛田 博一
  • 学会等名: 第６２回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 平塚市（東海大学湘南キャンパス）
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] 単層グラフェンを上部電極に利用した単分子膜素子の作製 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山口 真理子、生田 昂、金井 康、大戸 達彦、山田 亮、大野 恭秀、前橋 兼三、松本 和彦、夛田 博一
  • 学会等名: 第６２回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 平塚市（東海大学湘南キャンパス）
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] Ni-C60-Niスピンバルブ素子の第一原理計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大戸達彦、山田亮、夛田 博一
  • 学会等名: 第６２回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 平塚市（東海大学湘南キャンパス）
  • 年月日: 2015-03-14
• [学会発表] Stochastic resonance in non-linear current-voltage characteristics of self-assembled monolayers (2014)
  • 著者名/発表者名: Mariko Yamaguchi, Tatsuhiko Ohto, Ryo Yamada and Hirokazu Tada
  • 学会等名: Joint Winter School & Workshop for Interdisciplinary Research on Materials Science of JLU Giessen and Osaka University
  • 発表場所: Giessen University (Germany)
  • 年月日: 2014-12-10
• [学会発表] Development of a Mechanically Controllable Break Junction Equipment for Low Temperature and High Magnetic Field Measurement (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Shimomise, Jimmy Franchi, Ryo Yamada, Hirokazu Tada
  • 学会等名: Joint Winter School & Workshop for Interdisciplinary Research on Materials Science of JLU Giessen and Osaka University
  • 発表場所: Giessen University (Germany)
  • 年月日: 2014-12-09
• [学会発表] Stochastic resonance with non-linear current-voltage characteristics of self-assembled monolayers (2014)
  • 著者名/発表者名: Mariko Yamaguchi, Tatsuhiko Ohto, Ryo Yamada and Hirokazu Tada
  • 学会等名: The 2014 Asian Conference on Nanoscience and Nanotechnology (AsiaNANO 2014)
  • 発表場所: Ramada Plaza Jeju Hotel, Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-10-28
• [学会発表] First-Principles Study of Thermoelectric Properties of Ni-Molecule-Ni Junction (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiko Ohto, See Kei Lee, Ryo Yamada and Hirokazu Tada
  • 学会等名: The 2014 Asian Conference on Nanoscience and Nanotechnology (AsiaNANO 2014)
  • 発表場所: Ramada Plaza Jeju Hotel, Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-10-28
• [学会発表] First-principles calculation of molecular junctions with ferromagnetic electrodes for spintronics and thermoelectronics (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiko Ohto, See Kei Lee, Ryo Yamada and Hirokazu Tada
  • 学会等名: Mini-Symposium on Recent progress in single molecule electronics and single molecule magnets
  • 発表場所: 大阪大学、日本
  • 年月日: 2014-10-09
• [学会発表] Stochastic resonance in current-voltage characteristics of self-assembled organic monolayers (2014)
  • 著者名/発表者名: Mariko Yamaguchi, Tatsuhiko Ohto, Ryo Yamada and Hirokazu Tada
  • 学会等名: Mini-Symposium on Recent progress in single molecule electronics and single molecule magnets
  • 発表場所: 大阪大学、日本
  • 年月日: 2014-10-09
• [学会発表] Ni-ベンゼンジチオール-Ni接合の熱起電力の第一原理計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大戸達彦，See Kei Lee，山田亮，夛田博一
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-19
• [学会発表] メカニカルブレークジャンクション法によるポルフィリンダブルデッカー型単分子磁石の単分子電気計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 炭谷宣登，Vanessa Timmerman，田中大輔，猪瀬朋子，田中啓文，石川直人，山田亮，夛田博一，小川琢冶
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 多彩な配列を有するポルフィリンアレイの単一分子電気測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 玉木孝，野坂長範，山田亮，夛田博一，小川琢治
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] 自己組織化単分子膜の非線形電流電圧特性と信号伝達特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口真理子，大戸達彦，山田亮，夛田博一
  • 学会等名: 第７５回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2014-09-17
• [学会発表] Seebeck coefficient of single molecular junctions with gold and nickel electrodes (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirokazu Tada, See Kei Lee, Tatsuhiko Ohto, and Ryo Yamada
  • 学会等名: 7th International Conference on Molecular Electronics
  • 発表場所: Strasbourg, France
  • 年月日: 2014-08-26
• [学会発表] First-Principles Study of Thermoelectric Properties of Ni-Molecule-Ni Junctions (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiko Ohto, See Kei Lee, Ryo Yamada and Hirokazu Tada
  • 学会等名: Computational Science Workshop 2014
  • 発表場所: Tsukuba
  • 年月日: 2014-08-20
• [学会発表] Thermoelectric properties of molecular junctions with ferromagnetic electrodes (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiko Ohto, See Kei Lee, Ryo Yamada and Hirokazu Tada
  • 学会等名: Gordon Research Conference: Electronic Processes on Organic Materials
  • 発表場所: Lucca, Italy
  • 年月日: 2014-05-05
• [学会発表] Ni電極を用いた分子接合の熱電特性の第一原理計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大戸達彦、Lee See Kei、山田亮、夛田博一
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 平塚
• [学会発表] 単分子接合の熱起電力測定と電子状態の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田亮
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋
  • 招待講演
• [学会発表] Thermoelectricity of C82 and Gd@C82 Molecular Junctions (2014)
  • 著者名/発表者名: See Kei Lee，Marius Buerkle，山田亮，浅井美博，多田博一
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 相模原市,
• [学会発表] Ni 電極を用いた単分子接合の熱起電力測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: See Kei Lee, 大戸 達彦、山田 亮、夛田博一
  • 学会等名: 第４回分子アーキテクトニクス研究会
  • 発表場所: 東京都
• [学会発表] C82およびGd@C82分子接合の熱起電力測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: Lee See Kei, Buekle Marius, 山田 亮, 浅井 美博, 夛田 博一
  • 学会等名: 第４回分子アーキテクトニクス研究会
  • 発表場所: 東京都
• [学会発表] Ni 電極を用いた分子接合の熱電特性の第一原理計算 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大戸 達彦，Lee See Kei, 山田 亮, 夛田 博一
  • 学会等名: 第４回分子アーキテクトニクス研究会
  • 発表場所: 東京都
• [学会発表] 金/オリゴチオフェン/金接合の電流電圧特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 下店 隆史，山田 亮, 田中彰治, 夛田博一
  • 学会等名: 第４回分子アーキテクトニクス研究会
  • 発表場所: 東京都
• [学会発表] 強磁性電極を用いた単分子接合の電子物性と機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山田亮
  • 学会等名: 電気化学会
  • 発表場所: 吹田市
  • 招待講演
• [学会発表] Thermoelectricity in Benzenedithiol Molecular Junctions with Ni Electrodes (2014)
  • 著者名/発表者名: See Kei Lee, Tatsuhiko Ohto, Ryo Yamada and Hirokazu Tada
  • 学会等名: Nano and Giga Challenges in Electronics, Photonics and Renewable Energy
  • 発表場所: Phoenix, USA
• [学会発表] 単分子接合の磁気抵抗効果 : 結合部依存性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金松東成, 山田亮, 夛田博一
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(厚木)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] Thermoelectricity in Ni Nanocontact (2013)
  • 著者名/発表者名: See Kei Lee, 山田亮, 夛田博一
  • 学会等名: 第60回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 神奈川工科大学(厚木)
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 強磁性電極/分子接合のスピン依存電導特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田亮・夛田博一
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学 びわこ・くさつキャンパス(招待講演)
  • 年月日: 2013-03-22
• [学会発表] 単分子素子の電子物性と展望 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田 亮
  • 学会等名: 第３回 CSJ化学フェスタ2013
  • 発表場所: タワーホール船堀
• [学会発表] Thermoelectricity in Molecular Junctions with Ni Electrodes (2013)
  • 著者名/発表者名: See Kei Lee，Ryo Yamada，Tatsuhiko Ohto，Hirokazu Tada
  • 学会等名: 秋季 第73回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 京田辺
• [学会発表] Thermoelectric Effect in Molecular Junctions with Ni Electrodes (2013)
  • 著者名/発表者名: See Kei Lee, Tatsuhiko Ohto, Ryo Yamada, Hirokazu Tada
  • 学会等名: MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] Thermopower of Benzenedithiol Molecular Junctions with Nickel Electrodes (2013)
  • 著者名/発表者名: See Kei Lee, Tatsuhiko Ohto, Ryo Yamada, Hirokazu Tada
  • 学会等名: 1st International Confarence on the Science & Engineering of Materials
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
• [学会発表] Thermoelectric Voltage Measurements of Molecular Junctions with Ni Electrodes (2013)
  • 著者名/発表者名: See Kei Lee, Tatsuhiko Ohto, Ryo Yamada and Hirokazu Tada
  • 学会等名: 2013 Korea-Japan Molecular Electronics Symposium
  • 発表場所: Seoul, Korea
• [学会発表] Thermoelectric voltage of atomic contacts of Ni electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: See Kei Lee, Ryo Yamada, Hirokazu Tada
  • 学会等名: 6th International meeting on molecular electronics
  • 発表場所: Grenoble, Franc,
  • 年月日: 2012-12-04
• [学会発表] Thermoelectric Measurements of Nanojunctions (2012)
  • 著者名/発表者名: See Kei Lee, Ryo Yamada, Hirokazu Tada
  • 学会等名: 2012 MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 2012-11-28
• [学会発表] Magnetoresistance of single molecular junction (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryo Yamada, Noguchi Motoki and Hirokazu Tada
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Advanced Materials Science and Nanotechnology
  • 発表場所: Ha Long City, Vietnam(招待講演)
  • 年月日: 2012-10-31
• [学会発表] 金属/単分子/金属接合の電気伝導測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山田亮
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学(招待講演)
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] Magnetoresistance of single molecular junctions using ferromagnetic electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryo Yamada, Motoki Noguchi, Hirokazu Tada
  • 学会等名: 4th International Meeting on Spins in Organic Semiconductors
  • 発表場所: London, UK
  • 年月日: 2012-09-10
• [学会発表] Magnetoresistance of Ni/Benzenedithiol/Ni Single Molecular Junctions at Room Temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryo Yamada, Motoki Noguchi, Hirokazu Tada
  • 学会等名: 2012 MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2012-04-10