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2013 年度 実績報告書

分子アーキテクトニクスの土台となるヘテロシステムの構築と量子物性の探索

計画研究

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 25110008
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関東京大学

研究代表者

高木 紀明  東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (50252416)

研究分担者 荒船 竜一  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (50360483)
研究期間 (年度) 2013-06-28 – 2018-03-31
キーワード走査プローブ顕微鏡 / ナノ材料 / 表面・界面
研究概要

(1)鉄フタロシアニン分子の磁性と電子状態:Ag(100)、(110)、(111)基板上での鉄フタロシアニンの吸着構造と磁性に着目した電子状態をSTSおよびIETSにより調べた。1層目の吸着構造は、基板の対称性にかかわらず、分子の対称性を反映したと思われる正方格子を組む。いっぽう、2層目分子の数が少ない場合には、基板の対処性を反映したと思われるナノ構造が観察された。Ag(100)では、9個の分子から構成される3x3サイズの正方格子が、規則的にならんだ構造が観察された。Ag(110)では、アスペクト比の大きな1次元ナノ構造体の周期構造が観察された。Ag(111)では、そのような特徴的な構造は観察されなかった。
(2)A02班の石田グループとの共同研究:Ag(111)上のシリセンの電子状態に関して、基板の電子状態を半無限系で扱える手法を用いて解析を行った。スラブ模型で得られた結果と概ね良く一致する結果が得られた。
(3)ヘテロシステム合成システムの構築:ヘテロシステム合成/探索するための超高真空システムの設計と建設を行った。超高真空システムは、試料導入室と蒸着等のヘテロ系合成を行う試料処理室との2室構成になっている。試料処理室は、イオンポンプとターボ分子ポンプからなる排気系、試料加熱ステージ、蒸着源、表面分析のための高速反射電子回折装置(RHEED)からなる。組上げて真空排気をおこない、ヘテロ系の構築をおこなう準備が整ったといえる。また、RHEEDの回折スポットの時間変化を追跡するために、高感度カメラと制御系からなる計測・解析システムを立ち上げた。テストとして、Ag(111)単結晶表面におけるシリセンの構造変化を追跡し、低速電子回折で得られた結果やSTM観察との比較を行い、再現する結果が得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

磁性分子系では、幾何構造や電子状態で興味深い結果を得られた。A02班内での共同研究でも成果がではじめといる。ヘテロシステム合成用の超高真空システムを設計試作を行った。これらから、研究計画がおおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

(1)研究グループ内の緊密な共同研究体制をより強固にし研究計画を推進する。計画の推進には、第一原理計算による実験データの解析は重要である、このため、26年度4月より南谷英美博士(東京大学マテリアル工学専攻)を分担者として加えメンバー構成を強化した。
(2)すでに、A02班の石田グループとの共同研究を行い成果が出つつあるが、領域内の研究グループとの連携を緊密にする。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2013

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Enhancement of Inelastic Electron Tunneling Conductance Caused by Electronic Decoupling in Iron Phthalocyanine Bilayer on Ag(111)2013

    • 著者名/発表者名
      Enhancement of Inelastic Electron Tunneling Conductance Caused by ElectN. Ohta, R. Arafune, N. Tsukahara, M. Kawai, N. Takagi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 ページ: 21832-21837

    • DOI

      10.1021/jp406317t

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mode-selective electron-phonon coupling in laser photoemission on Cu(110)2013

    • 著者名/発表者名
      E. Minamitani, R. Arafune, M. Q. Yamamoto, N. Takagi, M. Kawai, Y. Kim
    • 雑誌名

      Physical Review

      巻: 88 ページ: 224301 (7pages)

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.88.224301

    • 査読あり
  • [学会発表] Structural transition of silicene on Ag(111)2013

    • 著者名/発表者名
      高木紀明
    • 学会等名
      励起ナノプロセス研究会 第9回研究会
    • 発表場所
      東京都文京区 筑波大学東京キャンパス
    • 年月日
      20131219-20131220
    • 招待講演
  • [学会発表] 表面分子による近藤効果・近藤格子2013

    • 著者名/発表者名
      高木紀明
    • 学会等名
      東京大学物性研究所短期研究会「強相関電子系における局所対称性の破れと量子物性」
    • 発表場所
      千葉県柏市東京大学物性研究所
    • 年月日
      20131127-20131129
    • 招待講演
  • [学会発表] Single molecule magnetism2013

    • 著者名/発表者名
      Noriaki Takagi
    • 学会等名
      HAYASHI Conference : Next decades of Surface Science
    • 発表場所
      神奈川県葉山町湘南国際村
    • 年月日
      20130716-20130720
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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