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単一分子接合のスイッチング機構および熱起電力発生・熱生成と散逸の理論

研究課題

研究課題/領域番号 25390007
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 ナノ構造物理
研究機関富山大学 (2014-2016)
東京大学 (2013)

研究代表者

上羽 弘  富山大学, 大学院理工学研究部(工学), 名誉教授 (70019214)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード走査トンネル顕微鏡 / 振動励起 / 表面化学反応 / 単一分子 / スイッチング素子 / 表面ダイナミックス / ナノサイエンス / アクションスペクトロスコピー / トンネル効果 / 表面反応 / 反応速度 / スイッチング / 国際研究者交流
研究成果の概要

金属表面に吸着した単一分子に走査トンネル顕微鏡からのトンネル電子を当て、分子内振動励起によって表面での分子吸着状態(特に配向など)が変化することで高低コンダクタンス状態が発現する。この単一分子スイッチング素子の開発に向け、実験指針ともなるべき理論開発を行った。また、振動励起によっておこる様々な動的変化はその反応速度のバイアス依存性(これをアクションスペクトル呼ぶ)の極めて一般的な理論を世界に先駆けて構築することに成功し、種々の系での実験結果を再現することで、さまざまなスイッチング機構の素過程を明らかにした。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2017 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 11件、 謝辞記載あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Linnaeus University(Sweden)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Donostia International Physics Center(Spain)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Donotia International Physics Center(Spain)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Linnaeus University(Sweden)

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Analysis of action spectra of vibrationally mediated reactions of single molecules on metal surfaces2017

    • 著者名/発表者名
      H. Ueba
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 印刷中 ページ: 95-100

    • DOI

      10.1016/j.susc.2017.04.005

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Direct Pathway to Molecular Photodissociation on Metal Surfaces Using Visible Light2017

    • 著者名/発表者名
      Emiko Kazuma, Jaehoon Jung , Hiromu Ueba§, Michael Trenary and Yousoo Kim*
    • 雑誌名

      Journal of American Chemical Society

      巻: 139 号: 8 ページ: 3115312-3115312

    • DOI

      10.1021/jacs.6b12680

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The role of thermal excitation in the tunneling electron induced reaction, Dissociation of dimethyl disuffide on Cu(111)2016

    • 著者名/発表者名
      K. Motobayashi, Y. Kim, H. Ueba and M. Kawai
    • 雑誌名

      Surface Science

      巻: 643 ページ: 1822-1822

    • DOI

      10.1016/j.susc.2015.08.008

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Action Spectroscopy for Single-Molecule Reactions-Experiments and Theory-2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kim, K. Motobayashi, T. Frederiksen, H. Ueba and M. Kawai
    • 雑誌名

      Progress in Surface Science

      巻: 90 号: 2 ページ: 85-143

    • DOI

      10.1016/j.progsurf.2014.12.001

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controlling single-molecule junction conductance by molecular interactions2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kitaguchi, S. Habuka, H. Okuyama, S. Hatta, T. Aruga, T. Frederiksen, M. Paulsson, H. Ueba
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: なし 号: 1 ページ: 11796-11796

    • DOI

      10.1038/srep11796

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controlled switching of single-molecule junctions by mechanical motion of phenyl ring2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kitaguchi, S. Habuka, H. Okuyama, S. Hatta, Tetsuya Aruga,T. Frederiksen, M. Paulsson, H. Ueba
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Nanotechnology

      巻: 6 ページ: 2088-2095

    • DOI

      10.3762/bjnano.6.213

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Isotope effect in acetylene C2H2 and C2D2 rotations on Cu(001)2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Shchadilova, S. G. Tikhodeev, M. Paulsson, and Hiromu Ueba
    • 雑誌名

      Physcal Review B

      巻: 85 ページ: 165418-11

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Theory of vibrationally assisted tunneling for hydroxyl monomer flipping on Cu(110)2014

    • 著者名/発表者名
      A. Gustafsson, H. Ueba, and M. Paulsson
    • 雑誌名

      Physcal Review B

      巻: 90 ページ: 165413-4

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dissociation pathways of a single dimethyl disulfide on Cu(111): Reaction induced by simultaneous excitation of two vibrational modes2014

    • 著者名/発表者名
      K. Motobayashi, Y. Kim, R. Arafune, M. Ohara, H. Ueba, M. Kawai
    • 雑誌名

      JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS

      巻: 140 号: 19 ページ: 194705-7

    • DOI

      10.1063/1.4875537

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Theory of action spectroscopy for single-molecule reactions induced by vibrational2014

    • 著者名/発表者名
      T. Frederiksen, M. Paulsson, and H. Ueba
    • 雑誌名

      Physcal Review B

      巻: 89 号: 3 ページ: 035427-10

    • DOI

      10.1103/physrevb.89.035427

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書 2013 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Rotation of a Single Acetylene Molecule on Cu(001) by Tunneling Electrons in STM2013

    • 著者名/発表者名
      Y.. Shchadilova, S. Thikodeev, M. Paulsson and H. Ueba
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 111 号: 18

    • DOI

      10.1103/physrevlett.111.186102

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Environmental control of single-molecule conductance2015

    • 著者名/発表者名
      H. Okuyama
    • 学会等名
      15th International Conference on Vibrations at Surfaces
    • 発表場所
      Donostia-San Sebastian, Spain
    • 年月日
      2015-06-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Vibrationally mediated single molecule reaction in real space and in real time2013

    • 著者名/発表者名
      H. Ueba
    • 学会等名
      Workshop on Controlled Atomic Dynamics on Solid Surfaces
    • 発表場所
      San Sebastian, Spain
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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