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単一高次ナノ構造体の電子伝導特性の解明

公募研究

研究領域分子ナノシステムの創発化学
研究課題/領域番号 23111706
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) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2012年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード分子エレクトロニクス / 単一分子伝導 / 量子化コンダクタンス
研究実績の概要

πスタック系の電子輸送は、DNAなどの生体系や、有機伝導体やポリマーなど物性科学など様々な分野で重要な電子輸送過程である。しかし、電極間に決まった数のπ分子を制御された形で配列することが難しく、π積層系の電子輸送過程を単分子レベルで解明した研究はなく、その基礎過程は不明であった。本研究ではかご型分子を用いることでπ分子を狙った枚数、制御された形で積層出来ることに着目し、π積層超分子について単分子接合計測を適用した。単分子接合計測は、分子を含む溶液内にて、STMによりAu接合を破断することで行った。Au接合破断後に、電気伝導度が階段状に変化する様子が観測された。破断過程における伝導度を精密に計測することで、単一π積層超分子の電気伝導度を決定した。また電気伝導度計測と理論計算を組み合わせることで、単一π積層分子接合の構造を決定した。以上、πスタック系の電子輸送過程を単分子レベルで解明することに成功した。そして、従来のπ共役分子ワイヤよりも、優れた電子輸送特性を示すことも明らかにした。続いて、金属イオンを精密配列した1次元金属イオンワイヤに研究を展開した。同様の単分子計測を行うことで、金属イオンワイヤ内の電子伝導性を定量的に解明することにも成功した。

現在までの達成度 (段落)

24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

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Conductance and SERS Measurement of Benzenedithiol Molecules Bridging Between Au Electrodes2013

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Matsuhita, Masyo Horikawa, Yasuhisa Naitoh, Hisao Nakamura, Manabu Kiguchi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 ページ: 1791-795

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single molecule bridging between metal electrodes2013

    • 著者名/発表者名
      Manabu Kiguchi, Satoshi Kaneko
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 15 ページ: 2253-2267

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single Molecule Dynamics at a Mechanically Controllable Break Junction in Solution at Room Temperature2013

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Konishi, Manabu Kiguchi, Mai Takase, Fumika Nagasawa, Hideki Nabika, Katsuyoshi Ikeda, Kohei Uosaki, Kosei Ueno, Hiroaki Misawa and Kei Murakoshi
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135 ページ: 1009-1014

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Transport through Single Endohedral Ce@C82 Metallofullerenes2012

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kaneko, Lu Wang, Guangfu Luo, Jing Lu, Shigeru Nagase, Satoru Sato, Michio Yamada, Zdenek Slanina, Takeshi Akasaka, Manabu Kiguchi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 86 ページ: 155406-155406

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-breaking mechanism of atomic scale Au nanocontact2012

    • 著者名/発表者名
      Tomoka Nakazumi, Yasuo Wada and Manabu Kiguchi
    • 雑誌名

      Nanotechnology

      巻: 23 ページ: 405702-405702

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron transport through single II-conjugated molecules bridging between metal electrodes2012

    • 著者名/発表者名
      Manabu Kiguchi, Satoshi Kaneko
    • 雑誌名

      Chem Phys Chem

      巻: 13 ページ: 1116-1126

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal atomic contact under electrochemical potential control2012

    • 著者名/発表者名
      Manabu Kiguchi, Kei Murakoshi
    • 雑誌名

      Journal of Physics : Condensed Matter

      巻: 24 ページ: 164212-164212

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single Molecule Conductance of II-Conjugated Rotaxane : New Method for Measuring Stipulated Electric Conductance of II-Conjugated Molecular Wire Using STM Break Junction2012

    • 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

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of metal-molecule contact on electron-vibration interacti on in single hydrogen molecule junction2011

    • 著者名/発表者名
      Ryuji Matsushita, Satoshi Kaneko, Tomoka Nakazumi, Manabu Kiguchi
    • 雑誌名

      Physical Review B

      巻: 84 ページ: 245412-245412

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of the Environment on the Electric Conductance of the Single 1,4-Benzene-Diamine Molecule Junction2011

    • 著者名/発表者名
      Shigeto Nakashima, Yuuta Takahashi, Manabu Kiguchi
    • 雑誌名

      Beilstein Journal of Nanotechnology

      巻: 2 ページ: 755-759

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electron Transport through Single Molecules Comprising Aromatic Stacks Enclosed in Self-assembled Cages2011

    • 著者名/発表者名
      Manabu Kiguchi, Takuya Takahashi, Yuta Takahashi, Yoshihiro Yamauchi, Takashi Murase, Makoto Fujita, Tomofumi Tada, Satoshi Watanabe
    • 雑誌名

      Angew.Chem.Int.Ed.

      巻: 50 ページ: 5708-5711

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nature of Electron Transport by Pyridine-Based Tripodal Anchors : Potential for Robust and Conductive Single-Molecule Junotions with Gold Electrodes2011

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie, Tomoya Hirose, Hisao Nakamura, Manabu Kiguchi, Noriaki Takagi, Maki Kawai, Yoshio Aso
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 133 ページ: 3014-3022

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 溶液中における単一分子の電子伝導特性の解明2012

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 学会等名
      電気化学会
    • 発表場所
      浜松(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 1次元単分子ワイヤの創成およびその電子伝導特性の解明2012

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 学会等名
      日本化学会
    • 発表場所
      横浜(招待講演)
    • 年月日
      2012-03-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [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)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Vibrational spectroscopy of a single molecule bridging between metal electrodes2012

    • 著者名/発表者名
      Manabu Kiguchi
    • 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)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 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)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Recent development of single molecule chemistry2011

    • 著者名/発表者名
      M.Kiguchi
    • 学会等名
      Seminar of regional development and cutting edge technology
    • 発表場所
      Wuhan, China(招待講演)
    • 年月日
      2011-12-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 単一分子の電気伝導度計測の現状と課題2011

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 学会等名
      高分子学会若手の会交流会
    • 発表場所
      つくば(招待講演)
    • 年月日
      2011-11-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electron Transport through Single Molecules of Aromatic Stacks Enclosed in Self-assembled Cages2011

    • 著者名/発表者名
      M.Kiguchi
    • 学会等名
      China-Japan Joint Symposium on Current and Future Molecular Electronics
    • 発表場所
      Nanjung (China)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 分子エレクトロニクスの研究開発・素子設計と応用に向けたポイント2011

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 学会等名
      情報通信機構5月セミナー
    • 発表場所
      東京(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 制御された単一分子の新規物性制御2011

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 学会等名
      新化学技術推進協会電子情報技術部会講演会
    • 発表場所
      東京(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-19
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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