• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

単一分子計測に基づく発動分子におけるエネルギー変換過程の解明

公募研究

研究領域発動分子科学:エネルギー変換が拓く自律的機能の設計
研究課題/領域番号 19H05386
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 複合領域
研究機関東京工業大学

研究代表者

木口 学  東京工業大学, 理学院, 教授 (70313020)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 中途終了 (2019年度)
配分額 *注記
5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2019年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード単分子接合 / 電子輸送 / 単一分子計測 / エネルギー変換
研究開始時の研究の概要

本研究では、応募者が単分子接合研究で得た知見・技術を、発動分子に適用することで、発動分子におけるエネルギー変換過程を単分子レベルで解明することを目的とする。具体的には発動分子を用いた単一発動分子接合を作製し、エネルギー変換をしているその場で、単一発動分子接合の原子構造、電子状態を決定し、エネルギー変換過程を解明する。得られた知見を発動分子の分子設計に還元することで、高効率の発動分子システムを構築する。

研究実績の概要

今年度は、金属電極間に架橋した単一発動分子の構造および電極への吸着状態を決定する方法の開発および、単一分子に機械的応力を与えた際の熱起電力の変調について主に研究を展開した。その結果、分子の熱起電力の電極間距離依存性を精密に計測することで、分子ごとの個性を反映した熱起電力の応答性を計測することに成功した。用いた分子は、ジアミノブタン(DAB),ビピリジンBPY、フラーレン(C60),ヘリセンである。単分子の熱起電力は走査型トンネル顕微鏡を用いて、探針と基板間に温度差を与えながら単分子の電流―電圧特性(I-V)を測定することで決定した。具体的には、温度差を変化させながら、I-Vのオフセット電圧を計測し、その変化量から熱起電力を決定した。熱起電力は、DABでは-8μV/K, BPYでは-17μV/K, C60では-10μV/K, ヘリセンでは-9μV/Kとなった。すべての系で熱起電力が負であり、伝導軌道が最低空軌道(LUMO)であることがわかる。応力を与えながら、熱起電力の変化を計測したところ、DAB, BPY, ヘリセンでは押し込むと熱起電力が減少したが、C60は押し込むことで熱起電力が増大することが分かった。熱起電力の変化の方向は、伝導軌道であるLUMOが押し込まれることで、軌道エネルギーが変化することによって説明することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(1件)
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2019

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Investigation of Ag and Cu Filament Formation inside the Metal Sulfide Layer of an Atomic switch based on Point Contact Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      A. Aiba, R. Koizumi, T. Tsuruoka, K. Terabe, K. Tsukagoshi, S. Kaneko, S. Fujii, T. Nishino, M. Kiguchi
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Inter.

      巻: 11 号: 30 ページ: 27178-27182

    • DOI

      10.1021/acsami.9b05523

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bias Voltage Induced SERS Enhancement on the Single Molecule Junction2019

    • 著者名/発表者名
      S. Kaneko, K. Yasuraoka, M. Kiguchi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 123 号: 11 ページ: 6502-6507

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b11595

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Identifying the Molecular Adsorption Site of a Single Molecule Junction Through Combined Raman and Conductance Studies2019

    • 著者名/発表者名
      S. Kaneko, E. Montes, S. Suzuki, S. Fujii, T. Nishino, K. Tsukagoshi, K. Ikeda, H. Kano, H. Nakamura, H. Vazquez, M. Kiguchi
    • 雑誌名

      Chem. Sci.

      巻: 10 号: 25 ページ: 6261-6269

    • DOI

      10.1039/c9sc00701f

    • NAID

      120007133390

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tuneable Single-Molecule Electronic Conductance of C60 by Encapsulation2019

    • 著者名/発表者名
      S. Fujii, H. Cho, Y. Hashikawa, T. Nishino, Y. Murata, M. Kiguchi
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 21 号: 23 ページ: 12606-12610

    • DOI

      10.1039/c9cp02469g

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stretch Dependent Electronic Structure and Vibrational Energy of the Bipyridine Single Molecule Junction2019

    • 著者名/発表者名
      S. Kobayashi, S. Kaneko, S. Fujii, T. Nishino, K. Tsukagoshi, M. Kiguchi
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 21 号: 31 ページ: 16910-16913

    • DOI

      10.1039/c9cp01442j

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of Molecular Orientation in Single-Molecule Junction with Tripodal Triptycene Anchoring Unit: Toward Simple and Facile Single-Molecule Diode2019

    • 著者名/発表者名
      S. Fujii, F. Ishiwari, Y. Komoto, L. Su ,Y. Yuto , Y. Yamagata, A. Kosaka, A. Aiba, T. Nishino, T. Fukushima, M. Kiguchi
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 58 号: 3 ページ: 35003-35003

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab0436

    • NAID

      210000135468

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation on Formation Process of Metal Atomic Filament for Metal Sulfide Atomic Switch by Electrical Measurement2019

    • 著者名/発表者名
      R. Koizumi, A. Aiba, S. Kaneko, S. Fujii, T. Nishino, M. Kiguchi
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 30 号: 12 ページ: 125202-125202

    • DOI

      10.1088/1361-6528/aafc79

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Single molecular electronic device2019

    • 著者名/発表者名
      Manabu Kiguchi
    • 学会等名
      IC ME&D 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2021-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi