単分子接合における新規物性探索

• 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: 26110509
• 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): 2014-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 中途終了 (2014年度)
• 配分額: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 単分子接合 / 新規物性探索 / 単分子スイッチ / 国際情報交換

研究実績の概要

本年度は、単分子スイッチの開発を中心に単分子接合の新規物性探索を行った。単分子スイッチに関する研究では、複数の金属と分子の接合ポイントを有する分子(QT分子)を用いて実験を行った。単分子接合は分子溶液内において、STMを用いてAu探針をAu電極に接触、破断することで金属ナノギャップを作製し、作製したギャップに分子をトラップさせることで作製した。QT単分子接合は高伝導度、中伝導度、低伝導度と３つの異なる伝導度を示すことが明らかとなった。そして、破断過程における接合の伝導度変化から、高伝導度、中伝導度、低伝導度の順に、単分子接合における金属電極間距離が増大していることも分かった。平均電極間距離はQT分子内の４つの異なるSの原子間距離に対応しており、３つの異なる伝導度を示す単分子接合の構造が明らかとなった。理論計算を組み合わせることで、さらに詳細な吸着構造が明らかとなった。続いて、機械的に電極間距離を変化させ、接合の伝導度を計測した。その結果、電極間距離を変えることで、単分子接合の伝導度が高伝導度、中伝導度、低伝導度と３つの間を可逆的にスイッチ出来ることが明らかになった。以上、機械的な摂動で動作する多段階の抵抗単分子スイッチの作製に今年度は成功した。

現在までの達成度 (段落)

26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

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication of Single Linear Aromatic Molecule Junction with High Formation Probability (2014)
  • 著者名/発表者名: C. Liu, S. Kaneko, Y. Komoto, S. Fujii, M. Kiguchi
  • 雑誌名: Appl. Phys. Exp 巻: 7 号: 10 ページ: 105201-105201
  • DOI: 10.7567/apex.7.105201
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Highly stable Au atomic contacts covered with benzenedithiol in ambient condition (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Murai, T. Nakazumi, S. Fujii, Y. Komoto, K. Tsukagoshi, C. Motta, M. Kiguchi
  • 雑誌名: PCCP 巻: 16 号: 29 ページ: 15662-15666
  • DOI: 10.1039/c4cp01950d
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Metal atomic contacts under defined environmental conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakazumi, D. Murai, K. Tsukagoshi, M. Kiguchi
  • 雑誌名: Transactions of the Materials Research Society of Japan 巻: 39 号: 2 ページ: 225-229
  • DOI: 10.14723/tmrsj.39.225
  • NAID: 130005004331
  • ISSN: 1382-3469, 2188-1650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single molecular resistive switch obtained via sliding multiple anchoring points and varying effective wire length (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kiguchi, T. Ohto, S. Fujii, K. Sugiyasu, S. Nakajima, M. Takeuchi, and H. Nakamura
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 136 号: 20 ページ: 7327-7332
  • DOI: 10.1021/ja413104g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal atomic contacts under defined environmental conditions (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Nakazumi, S. Kaneko, M. Kiguchi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118 号: 14 ページ: 7489-7493
  • DOI: 10.1021/jp5012318
  • NAID: 130005004331
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Additive Electron Pathway and Non-additive Molecular Conductance by Using a Multipodal Bridging Compound (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kiguchi, Y. Takahashi, S. Fujii, M. Takase, T. Narita, M. Iyoda, M. Horikawa, Y. Naitoh, H. Nakamura
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 118 号: 10 ページ: 5275-5283
  • DOI: 10.1021/jp4100262
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation on the Pyrazine Molecular Junction Studied by Conductance Measurement and Near Edge X-ray Absorption Fine Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Kaneko, Manabu Kiguchi
  • 雑誌名: Fullerenes, Nanotubes and Carbon Nanostructures 巻: 22 号: 1-3 ページ: 166-172
  • DOI: 10.1080/1536383x.2013.798723
  • 査読あり
• [備考] 東京工業大学 理工学研究科 化学専攻 木口研究室 外部発表
  • URL: http://www.chemistry.titech.ac.jp/~kiguti/data/k_paper/k_paper.html