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脱着可能な分子-電極接合法の確立と応用

公募研究

研究領域分子アーキテクトニクス:単一分子の組織化と新機能創成
研究課題/領域番号 16H00966
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関京都大学

研究代表者

奥山 弘  京都大学, 理学研究科, 准教授 (60312253)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード分子接合 / 走査トンネル顕微鏡 / STM / ナノコンタクト
研究実績の概要

本年度はこれまで開発してきたフェノキシ基の分子スイッチを応用することで、次に示す2つのテーマについて研究を行った。
1.電極表面の化学反応が単分子伝導に及ぼす影響について調べた。まずCu(110)表面に酸素分子を反応させることで、表面上に酸素原子を吸着させた。その酸素原子に対してフェノキシ基を分子操作を用いて接近させ、分子と酸素原子の距離を調整しながらフェノキシ基の伝導計測を行った。その結果、酸素原子の近傍(0.5 nm)から伝導度は影響を受け始め、約1割程度の減少が観測された。この結果について第一原理計算(スペインのグループとの共同研究)による検証を行い、透過関数の減少が再現され、その原因が酸素原子によるフェルミレベルの状態密度の減少であることが明らかとなった。さらに、表面上に水酸基を吸着させて同様の実験を行い、この場合についても伝導度が最大3割程度減少することを見出した。これらの結果は、電極表面が大気や水中で酸化されることで分子伝導への影響が非常に大きく現れることを示しており、個々の分子を電気デバイスとして用いる場合に電極の化学状態を制御することが本質的であることを示唆している。
2.分子と電極の結合角度が伝導度に及ぼす影響について調べた。フェノキシ基の分子接合を作製し、接合を保ったまま片側電極(探針)を表面平行面内で操作し、アンカー部位(酸素原子)の構造を原子レベルで制御しながら伝導計測を行った。その結果、接合部位の方位角に対して、伝導度が変化する様子を観測し、それがCu(110)表面構造の異方性に起因するものであることを示した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2018 2017 2016 その他

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

  • [国際共同研究] Donostia International Physics Center(スペイン)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Water-NO Complex Formation and Chain Growth on Cu(111)2018

    • 著者名/発表者名
      Koshida Hiroyuki、Hatta Shinichiro、Okuyama Hiroshi、Shiotari Akitoshi、Sugimoto Yoshiaki、Aruga Tetsuya
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 16 ページ: 8894-8900

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b12447

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adsorbed states of chlorophenol on Cu(110) and controlled switching of single-molecule junctions2016

    • 著者名/発表者名
      H. Okuyama, Y. Kitaguchi, T Hattori, Y Ueda, N.G. Ferrer, S. Hatta, T. Aruga
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 144 号: 24 ページ: 244703-244703

    • DOI

      10.1063/1.4954409

    • 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] Vibrational spectroscopic evidence for (NO)3 formation on Cu(111)2016

    • 著者名/発表者名
      H. Koshida, H. Okuyama, S. Hatta, T. Aruga
    • 雑誌名

      J. Chem. Phys.

      巻: 145 号: 5 ページ: 054705-054705

    • DOI

      10.1063/1.4960053

    • 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] Role of valence states of adsorbates in inelastic electron tunneling spectroscopy: A study of nitric oxide on Cu(110) and Cu(001)2016

    • 著者名/発表者名
      A. Shiotari, H. Okuyama, S. Hatta, T. Aruga, M. Alducin, T. Frederiksen
    • 雑誌名

      Phys. Rev. B

      巻: 94 号: 7 ページ: 075442-075442

    • DOI

      10.1103/physrevb.94.075442

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Controlled switching of single-molecule junctions by mechanical motion of a phenyl ring2018

    • 著者名/発表者名
      H. Okuyama
    • 学会等名
      German-Japanese Symposium on Molecular Architectonics for Advanced Information Processing, Karlsruhe
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Controlled switching of single-molecule junctions by mechanical motion of a phenyl ring2017

    • 著者名/発表者名
      H. Okuyama, Y. Kitaguchi, H. So, S. Hatta, T. Aruga
    • 学会等名
      The 19th International Scanning Probe Microscopy Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Controlled switching of single-molecule junctions by mechanical motion of a phenyl ring2017

    • 著者名/発表者名
      H. Okuyama
    • 学会等名
      8th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology, Tsukuba
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Controlled switching of single-molecule junctions by mechanical motion of a phenyl ring2017

    • 著者名/発表者名
      H. Okuyama
    • 学会等名
      5th Ito International Research Center (IIRC) Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cu(110)およびCu(001)表面上のNOの非弾性トンネル分光測定2017

    • 著者名/発表者名
      33塩足亮隼、奥山弘、八田振一郎、有賀哲也、Maite Alducin、Thomas Frederiksen
    • 学会等名
      日本物理学会 第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cu(111)表面上におけるNOと水分子の反応2017

    • 著者名/発表者名
      越田裕之,奥山弘, 八田振一郎, 有賀哲也
    • 学会等名
      日本物理学会第72回年次大会
    • 発表場所
      大阪
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Quantum effect of hydrogen atom on metal surfaces: form vibrational spectroscopy to local probe2017

    • 著者名/発表者名
      H. Okuyama
    • 学会等名
      Kyoto-PKU workshop on topological physics
    • 発表場所
      京都
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Cu(111)表面上におけるNOの吸着構造:三量体の自発的形成2016

    • 著者名/発表者名
      越田裕之, 奥山弘, 八田振一郎, 有賀哲也
    • 学会等名
      日本物理学会2016年秋季大会
    • 発表場所
      金沢
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cu表面上のNOの価電子状態と非弾性トンネル分光の相関2016

    • 著者名/発表者名
      31塩足亮隼、奥山弘、八田振一郎、有賀哲也、Maite Alducin, Thomas Frederiksen
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      新潟
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cu表面上のNOにおける価電子軌道と非弾性トンネル分光の相関2016

    • 著者名/発表者名
      32塩足亮隼、奥山弘、八田振一郎、有賀哲也、Maite Alducin、Thomas Frederiksen
    • 学会等名
      第36回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Cu(111)表面におけるNOの吸着構造:三量体の自発的形成2016

    • 著者名/発表者名
      越田裕之,奥山弘, 八田振一郎, 有賀哲也
    • 学会等名
      第36回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      名古屋
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2018-12-17  

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