高分子C60超薄膜によるカオス的低次元電子伝導系の新規創製と超機能電子素子応用

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650322
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 山本 寛 日本大学, 理工学部, 教授 (90130632)
• 研究分担者: 早川 健 日本大学, 理工学部, 教授 (00130584) ; 佐藤 勇 日本大学, 理工学部, 教授 (30013387) ; 岩田 展幸 日本大学, 理工学部, 助手 (20328686)
• キーワード: C60誘導体 / 自己組織単分子膜 / 電子間力顕微鏡 / MgO / 電気伝導異常 / 室温超伝導

研究概要

本研究は3ヵ年にわたり、主として次の目的をもって遂行された。
1)金超薄膜上に化学吸着機構により形成される自己組織C60単分子膜を用い、金属/π電子相互作用をベースとしたまったく新しい2次元的電子伝導系を創製することを目指した。
2)単分子膜内の膜全体にわたるカオス的電気伝導性の変化機構を明らかにしながら、強い電子間相互作用のもとで発現する高温超伝導を期待した。
結果として、次のような大きな成果をえた。
1)C60誘導体(C60-0-C8SH)自己組織単分子膜(C60?SAM)を金超薄/MgO(100)単結晶基板上に形成する新しいプロセスを開発した。
2)特に、原子間力顕微鏡(AFM)による表面形態の観察の結果、熱処理条件を最適化することにより、明確なステップテラス構造を持つ単結晶を用いて、ステップに沿ったナノメーターオーダーの金超薄膜を作製できることを明らかにした。作製したこのC60?SAM/Au//MgO系はLittleとGinzuburugが提唱した室温超伝導モデル系を実現していると考えられる。
3)上記の構造をもつサンプルに対し、ミクロスケールでの電極構造を工夫することにより、電気伝導特性を測定することに成功した。幾つかのサンプルにおいて、200K以上の高温で電気抵抗が減少、変化する伝導異常を観測した。
本研究で現在までにえられた結果は、期待している室温超伝導の可能性を示唆するものであるが、強く主張することは出来ない。今後、サンプル作製を続けながら、詳細な分析・解析を行うことが急務の課題である。

研究成果

• [文献書誌] K.Onozuka, N.Iwata, H.Yamamoto: "Novel vacuum system for in-situ characterization of fluorescence properties of thin films"Int. J. Mod, Phys. B. Vol.16,No.28&29. 4445-4448 (2002)
• [文献書誌] K.Suzuki, M.Okamoto, S.Alsadoon, N.Iwata, H.Yamamoto: "Chromogenic properties of Phthalocyanine Derivatives Langmuir-Blodgett Films"Trans. Mate. Res. Soc. Jpn.. Vol.27,NO.2. 345-348 (2002)
• [文献書誌] M.Ohkubo, K.Fukai, N.Iwata, H.Yamamoto: "Preparations of conductive ReO3 thin films"Superconductor Science and Technology (SuST). Vol.15,No.12. 1778-1780 (2002)
• [文献書誌] H.Imai, N.Iwata, H.Yamamoto: "Synthesis of C60 self-assembled monolayer on Au ultrathin films"Nanotechnology. Vol.13. 768-770 (2002)
• [文献書誌] N.Iwata, H.Yamamoto: "SYNTHESIS OF SINGLE-CRYSTALLINE C60 ULTRATHIN FILMS BY VACCUM EVAPORATION"J. Surf. Coat. Tech.. (in press). (2003)
• [文献書誌] N.Iwata, H.Okuyama, S.Kuroda, Y.Shimizu, H.Imai, H.Yamamoto: "Low Dimensional Nano-Structure of C60 Thin Films"Technical Report of IEICE. Vol.102,No.260. 13-17 (2002)