機能性有機分子を用いた表面量子構造構築とその機能評価

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11305007
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 桑原 裕司 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00283721)
• 研究分担者: 斎藤 彰 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90294024) ; 青野 正和 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (10184053)
• キーワード: 機能性有機分子 / 走査トンネル顕微鏡 / 機能評価 / 独立駆動2探針 / 量子デバイス

研究概要

本研究の目的は、固体表面上で機能性一次元分子鎖、特に導電性有機分子鎖を形成し、またそのパターンを制御する技術を開発して、有機分子による単電子トンネルデバイスを試作するものである。さらに、新しい表面評価法である独立駆動2探針走査トンネル顕微鏡を制作して、構築した表面量子デバイスの機能をナノスケールでその場評価する。
本年度は、表面連鎖重合反応の実験を行うための前駆的実験として、重合反応のもととなる不飽和直鎖分子の自己組織化による表面二次元周期配列構造の構築を行なった。有機分子としては、中心付近に三重結合を二つ配した不飽和直鎖カルボン酸分子(トリコサジイン酸 CH_3(CH_2)_5C≡CC≡C(CH_2)_8COOH:直鎖の一方の端にカルボキシル基(親水基)を持った分子)を用いて、グラファイト表面上あるいは金属表面上に単分子膜を作成した。観察試料の作成には表面有機単分子膜作成装置(LB膜作成装置)を用い、表面被覆率を十分コントロールしつつ、固体表面上に単分子膜を形成した。また作成した有機単分子膜を、主に走査トンネル顕微鏡により評価し、自己組織化有機単分子膜の二次元周期構造、分子膜安定性、被服率依存性、基板表面を含めた吸着構造の解析、理論計算との比較による自己組織化メカニズムの評価、を順次おこなった。また、異種分子を導入することによる二次元周期配列の変調及び二次元周期配列制御の可能性を探索した。STMによって秩序構造を観察した後、紫外線照射によるマクロな連鎖重合、及びSTM探針による局所重合反応誘起を試みて、分子間連鎖重合反応でポリジアセチレン鎖が作成できているかを評価した。また、上記の実験と平行して、独立駆動2探針走査トンネル顕微鏡の設計・製作を行った。

研究成果

• [文献書誌] Y.Kuwahara,A.saito,M.Aono et al.: "Control of Periodicity of Self-assembled Stearic Acid Molecules Assisted by Water Molecules"Proceedings of STM'99. 136-137 (1999)
• [文献書誌] K.Iwahori,A.Saito,Y.Kuwahara and M.Aono et al.: "Force microscopy study on SrTiO3(001) surfaces with single atomic-layer steps"Jpn.J.Appl.Phys.. 38. 3946-3948 (1999)
• [文献書誌] Z.Wu,T.Nakayama,S.Qiao and M.Aono: "Strong linear polarization in scanning tunneling microscopy-induced luminescence from porous silicon"Appl.Phys.Lett.. 74. 3842-3844 (1999)
• [文献書誌] C.-S.Jiang,T.Nakayama, and M.Aono: "Spatially resolved observation of coulomb blokade and negative differential couductance on a Ag cluster on the clean GaAs(110) surface"Appl.Phys.Lett.. 74. 1716-1718 (1999)
• [文献書誌] 桑原裕司、斎藤彰、青野正和: "機能性有機分子の表面二次元自己組織化構造の観察とその制御"生産技術誌. 51-4. 55-58 (1999)