走査型プローブ顕微鏡による高次π空間系分子の精密電子物性計測と電子機能の発現

2012 年度 研究成果報告書

• 研究領域: 高次π空間の創発と機能開発
• 研究課題/領域番号: 20108011
• 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: 真島 豊 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (40293071)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2012
• キーワード: TM / ポルフィリン / 共鳴トンネルダイオード

研究概要

本研究では、三角形のボウル型の14π芳香族であるサブポルフィンを京都大学大須賀研究室に合成して頂き、それらの電子物性を、走査型トンネル顕微鏡(STM)を用いて検討した。その結果、HOMO とHOMO-1 のDOS がエネルギー方向に孤立して存在しており、サブポルフィンがSTM 探針先端に付着した状態で、サブポルフィン分子に対してトンネルする状況において、HOMO からLUMO への準位間のトンネルにより、ピークバレー比2.6 の負性微分抵抗現象が再現性良く観察され、分子共鳴トンネルダイオードとしてサブポルフィンが機能することを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Ideal Discrete Energy Levels in Synthesized Au Nanoparticles for Chemically Assembled Single-Electron Transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kano, Yasuo Azuma, Kosuke Maeda, Daisuke Tanaka, Masanori Sakamoto, Toshiharu Teranishi, Luke W. Smith, Charles G. Smith, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 6 ページ: 9972-9977
  • DOI: DOI:10.1021/nn303585g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust nanogap electrodes by self-terminating electroless gold plating (2012)
  • 著者名/発表者名: Victor M. Serdio V., Yasuo Azuma, Shuhei Takeshita, Taro Muraki, Toshiharu Teranishi, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 4 ページ: 7161-7167
  • DOI: DOI:10.1039/C2NR32232C
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of thiol-functionalized oligo(phenylene-ethynylene)-protected Au nanoparticles by scanning tunneling microscopy and spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Hyunmo Koo, Shinya Kano, Daisuke Tanaka, Masanori Sakamoto, Toshiharu Teranishi, Gyoujin Cho, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 101 ページ: 083115-1-5
  • DOI: DOI:10.1063/1.4747720
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Electron Transistor made by Au Nanoparticles and Nanogap Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Majima
  • 雑誌名: The Journal of the Vacuum Society of Japan 巻: 55 ページ: 328-332
  • DOI: DOI:10.3131/jvsj2.55.328
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystallization and electrical resistivity of Cu2O and CuO obtained by thermal oxidation of Cu thin films on SiO2/Si substrates (2012)
  • 著者名/発表者名: L. De Los Santos Valladares, D. Hurtado Salinas, A. Bustamante Dominguez, D. Acosta Najarro, S.I. Khondaker, T. Mitrelias, C.H.W. Barnes, J. Albino Aguiar, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Thin Solid Films 巻: 520 ページ: 6368-6374
  • DOI: DOI:10.1016/j.tsf.2012.06.043
  • 査読あり
• [雑誌論文] Secondary Resonance Magnetic Force Microscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Suguru Tanaka, Yasuo Azuma, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 111 ページ: 084312-1-4
  • DOI: DOI:10.1063/1.4705400
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coulomb blockade behaviors in individual Au nanoparticles as observed through noncontact atomic force spectroscopy at temperature (2012)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Hattori, Shinya Kano, Yasuo Azuma, Daisuke Tanaka, Masanori Sakamoto, Toshiharu Teranishi, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 23 ページ: 185704-1-9
  • DOI: DOI:10.1088/0957-4484/23/18/185704
  • 査読あり
• [雑誌論文] Logic Operations of Chemically Assembled Single-Electron Transistor (2012)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Maeda, Norio Okabayashi, Shinya Kano, Shuhei Takeshita, Daisuke Tanaka, Masanori Sakamoto, Toshiharu Teranishi, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 6 ページ: 2798-2803
  • DOI: DOI:10.1021/nn3003086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Uniform charging energy of single-electron transistors by using size-controlled Au nanoparticles (2012)
  • 著者名/発表者名: Norio Okabayashi, Kosuke Maeda, Taro Muraki, Daisuke Tanaka, Masanori Sakamoto, Toshiharu Teranishi, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 100 ページ: 033101-1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3676191
  • 査読あり
• [雑誌論文] Platonic Hexahedron Composed of Six Organic Faces with an Inscribed Au Cluster (2012)
  • 著者名/発表者名: Masanori Sakamoto, Daisuke Tanaka, Hironori Tsunoyama, Tatsuya Tsukuda, Yoshihiro Minagawa, Yutaka Majima, and Teranishi Toshiharu
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 ページ: 816-819
  • DOI: DOI:10.1021/ja209634g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanoparticle single-electron transistor with metal-bridged top-gate and nanogap electrodes (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Azuma, Seiichi Suzuki, Kosuke Maeda, Norio Okabayashi, Daisuke Tanaka, Masanori Sakamoto, Toshiharu Teranishi, mark R. Buitelaar, Charles G. Smith, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Appl. Phys. Lett 巻: 99 ページ: 073109-1-3
  • DOI: DOI:10.1063/1.3626036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Individual transport of electrons through a chemisorbed Au nanodot in Coulomb blockade electron shuttles (2011)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Azuma, Norihiro Kobayashi, Simon Chorley, Jonathan Prance, Charles G. Smith, Daisuke Tanaka, Masayuki Kanehara, Toshiharu Teranishi, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: J. Appl. Phys 巻: 109 ページ: 024303-1-5
  • DOI: DOI:10.1063/1.3626036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aging effect in CaLaBa {Cu_<1-x>Fe_x}_3O_<7-δ>with 0 〓 x 〓 0.07 studied by Mossbauer spectroscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: Angel Bustamante, Luis De Los Santos Valladares, Jesus Flores, Crispin H. W. Barnes, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Hyperfine Interact 巻: 203 ページ: 119-124
  • DOI: DOI:10.1007/s10751-011-0371-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled Electroplating and Electromigration in Nickel Electrodes for Nanogap Formation (2010)
  • 著者名/発表者名: Luis De Los Santos Valladares, Lizbet Leon Felix, Angel Bustamante Dominguez, Thanos Mitrelias, Francois Sfigakis, Saiful I Khondaker, Crispin H W Barnes, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Nanotechnology 巻: 21 ページ: 445304-1-8
  • DOI: DOI:10.1088/0957-4484/44/445304
  • 査読あり
• [雑誌論文] Attaching Thiolated Superconductor Grains on Gold Surfaces for Nanoelectronics Applications (2010)
  • 著者名/発表者名: Luis De Los Santos Valladares, Angel Bustamante Dominguez, Justin Llandro, Seiichi Suzuki, Thanos Mitrelias, Richard Bellido Quispe, Crispin H. W. Barnes, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 49 ページ: 093102-1-5
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.49.093102
  • 査読あり
• [雑誌論文] Room-Temperature Coulomb Blockade from Chemically Synthesized Au Nanoparticles Stabilized by Acid.Base Interaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Shinya Kano, Yasuo Azuma, Masayuki Kanehara, Toshiharu Teranishi, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Appl. Phys. Express 巻: 3 ページ: 105003-1-3
  • DOI: DOI:10.1143/APEX.3.105003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Orientation of Individual Lu@C82 Molecules Demonstrated by Scanning Tunneling Microscopy (2010)
  • 著者名/発表者名: Masachika Iwamoto, Daisuke Ogawa, Yuhsuke Yasutake, Yasuo Azuma, Hisashi Umemoto, Kazunori Ohashi, Noriko Izumi, Hisanori Shinohara, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 114 ページ: 14704.14709
  • DOI: DOI:10.1021/jp1023394
  • 査読あり
• [雑誌論文] Single-Electron Transistor Fabricated by Two Bottom-Up Processes of Electroless Au Plating and Chemisorption of Au Nanoparticle (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasuo Azuma, Yuhsuke Yasutake, Keijiro Kono, Masayuki Kanehara, Toshiharu Teranishi, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 49 ページ: 090206-1-3
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.49.090206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Potential of 1,10-Decanedithiol Molecules Inserted into Octanethiol Self-Assembled;Monolayers on Au(111) (2010)
  • 著者名/発表者名: Shigeki Hattori, Shinya Kano, Yasuo Azuma, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 114 ページ: 8120.8125
  • DOI: DOI:10.1021/jp101998q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interface Trap Level in Top-Contact Pentacene Thin-Film Transistors evaluated by Displacement Current Measurement (2010)
  • 著者名/発表者名: Seiichi Suzuki, Yuhsuke Yasutake, and Yutaka Majima
  • 雑誌名: Org. Electron 巻: 11 ページ: 594-598
  • DOI: DOI:10.1016/j.orgel.2009.12.020
  • 査読あり
• [学会発表] Nanogap Separation Control on Electroless Gold Plated (EGP) Nanogap Electrodes for 4^<th> Molecular Devices (2012)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Majima, Shuhei Takeshita, Victor M. Serdio V., Yasuo Azuma
  • 学会等名: International Symposium on Emergence of Highly Elaborated π-Space and Its Function
  • 発表場所: Hamamatsu, Japan
  • 年月日: 20121113-14
• [学会発表] Nanogap Electrodes Towards Molecular Devices by Molecular Ruler Electroless Gold Plating (MoREP) (2012)
  • 著者名/発表者名: Victor M. Serdio V., Shuhei Takeshita, Daniel E. Hurtado S., Yasuo Azuma, Yutaka Majima
  • 学会等名: 4^<th> International Symposium on Emergence of Highly Elaborated π-Space and Its Function
  • 発表場所: Hamamatsu, Japan
  • 年月日: 20121113-14
• [学会発表] 分子定規無電解金メッキ(MoREP)法による 2 nmのナノギャップ電極の作製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 武下宗平、Victor M. Serdio V.、真島豊
  • 学会等名: 高次π空間の創発と機能開発」第8回公開シンポジウム
  • 発表場所: 石川
  • 年月日: 20120719-20
• [学会発表] 無電解金メッキナノギャップ電極を用いたトリベンゾサブポルフィン分子デバイスの構築 (2012)
  • 著者名/発表者名: 真島豊、東康男、小川大介、岩本全央、鶴巻英治、大須賀篤弘
  • 学会等名: 「高次π空間の創発と機能開発」第8回公開シンポジウム
  • 発表場所: 石川
  • 年月日: 20120719-20
• [学会発表] トリベンゾサブポルフィンによる分子共鳴トンネルダイオード (2012)
  • 著者名/発表者名: 真島豊、小川大介、岩本全央、鈴木宏貴、東康男、鶴巻英治、大須賀篤弘
  • 学会等名: 「高次π空間の創発と機能開発」第6回公開シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎
  • 年月日: 20120719-20
• [学会発表] 環状ナフタレン分子 CNAPの STM観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 真島豊、皆川慶嘉、岡林則夫、薛〓、中西和嘉、磯部寛之
  • 学会等名: 「高次π空間の創発と機能開発」第7回公開シンポジウム
  • 発表場所: 松山
  • 年月日: 20120313-14
• [学会発表] Molecular Resonant Tunneling Diodes (2011)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Majima, Daisuke Ogawa, Masachika Iwamoto, Yasuo Azuma, Norio Okabayashi, Eiji Tsurumaki, Atsuhiro Osuka
  • 学会等名: 3^<rd> International Symposium on Emergence of Highly Elaborated π-Space and its Function
  • 発表場所: Ibaraki, Japan
  • 年月日: 20111118-19
• [学会発表] 無電解金メッキナノギャッブ電極を用いた単一金ナノ粒子単電子トランジスタ (2011)
  • 著者名/発表者名: 真島豊,岡林則夫,前田幸祐,村木太郎,田中大介,寺西利治
  • 学会等名: 「高次π空間の創発と機能開発」第5回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20110322-23
• [学会発表] 自己組織化単分子膜上におけるアントラセンダイマーの STM観察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 鈴木宏貴,小川大輔,岡林則夫,一杉俊平,中西和嘉,磯部寛之,真島 豊
  • 学会等名: 「高次π空間の創発と機能開発」第5回公開シンポジウム
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 20110322-23
• [学会発表] Aligned Disilanyl Double-Pillared Bisanthracene on Alkanethiol Self-Assembled Monolayer observed by 2^<nd> Molecular Resolution STM (2010)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Majima, Daisuke Ogawa, Norio Okabayashi, Shunpei Hitosugi, Waka Nakanishi, Hiroyuki Isobe
  • 学会等名: International Symposium on Emergence of Highly Elaborated π-Space and Its Function
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 20101113-14
• [学会発表] 走査型プローブ顕微鏡による高次π空間系分子の精密電子物性計測と電子機能の発現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 真島豊
  • 学会等名: 「高次π空間の創発と機能開発」第1回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 20090131-0201
• [学会発表] Single Molecular Orientation Switching Mechanism of Endohedral Metallofullerene 1^<st> by molecular Resolution STM/STS (2009)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Majima
  • 学会等名: International Symposium on Emergence of Highly Elaborated π-space and Its Function
  • 発表場所: Osaka, Japan
  • 年月日: 2009-12-19
• [学会発表] 分子分解能 STM/STSによるπ空間分子の精密電子物性計測と電子機能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 真島豊
  • 学会等名: 「高次π空間の創発と機能開発」第2回公開シンポジウム
  • 発表場所: 京都
  • 年月日: 2009-08-27
• [学会発表] 分子分解能 STM・STSによるπ空間系分子の精密電子物性計測と電子機能の発現 (2009)
  • 著者名/発表者名: 真島豊
  • 学会等名: 京都大学大学院理学研究科大須賀研セミナー
  • 年月日: 2009-02-20
• [図書] 高次π空間の創発と機能開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 真島豊他(62名共著)
  • 総ページ数: 245
  • 出版者: 監修:赤阪健、大須賀篤弘、福住俊一、神取秀樹、シーエムシー出版, 第 3章第 8節担当
• [備考]
  • URL: http://www.msl.titech.ac.jp/~majima/
• [産業財産権] 共鳴トンネルダイオード及びその製造方法 (2011)
  • 発明者名: 真島 豊、東 康男、小川大輔
  • 権利者名: 独立行政法人科学技術振興機構
  • 産業財産権番号: 特許、2012-190859
  • 出願年月日: 2011-03-08