電導性原子間力顕微鏡を用いる単一分子電界発光素子の研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550788
• 研究機関: 静岡大学
• 研究代表者: 坂口 浩司 静岡大学, 電子工学研究所, 助教授 (30211931)
• キーワード: 分子エレクトロニクス / 走査プローブ顕微鏡 / 発光素子

研究概要

電導性AFMを使って、1個の共役系分子を介する伝導機構を解明することを目的とした。はじめにアルカンチオール(絶縁分子)中に孤立させた単一共役系分子(電線分子)構造を形成させ、その電気特性について検討した。デカンチオール(C10)に挿入したターチオフェンSAM(3T1)のSTM像は約5Åの周期を示すアルカンチオールの結晶格子の中に輝点が観測された。この輝点はC10の単独膜で観測されなかったことから孤立した3T1分子であると考えられる。輝点の断面を測るとアルカンチオールよりも5Å高くなっている事がわかる。3T1の幾何学的分子長は約14Å(法線方向から30度傾斜していると仮定)であり、これはC10の分子長(30度傾斜)とほぼ等しいことが判明した。輝点が5Åも高く観測されているのは3T1分子がC10に比べトンネル電導効率が高いため、一定の電流値に保ちながら高さを変化させるSTMの動作機構により共役分子が見かけ上高く観測されているものと考えられる。この孤立した共役系分子を電導性AFMで観測した電導像はSTM像と同様に数個の輝点が観測された。STMでは輝点の見かけ上の高さが得られるのに対し、電導性AFMではトンネル電導度の絶対値を得ることができる。3t1とC10の電導度の比較が輝点付近の電流値の断面を測定することにより1個の共役系分子を介する電気抵抗求められる。輝点の電流はバックグラウンドより2桁大きな電流値を示した。またこの電流値は3T1単独膜の電流値にほぼ等しいことが分かった。以上からアルカンチオールに挿入した共役分子系は孤立した分子の電気特性を測ることが可能であり周囲の分子との電導性の違いが容易に計測できることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] 坂口 浩司: "光と金属探針を用いる単一分子電気計測"電気化学および工業物理化学. 71. 131-135 (2003)
• [文献書誌] 坂口 浩司: "光とナノ技術を用いる単一分子電気計測"分析化学. 52. 383-389 (2003)
• [文献書誌] F.Iwata, H.Sakaguchi, et al.: "Current-sensing scanning near-field optical microscopy using a metal probe for nanometer-scale observation of electrochmic film"J.Microscopy. 210. 241-246 (2003)
• [文献書誌] E.Mishina, H.Sakaguchi, et al.: "Kinetics of Adsorption and Self-assembling of Thiophene and Dodecanethiol Studied by Optical Second Harmonic Generation"Chem.Lett.. 32(7). 652-653 (2003)
• [文献書誌] T.Matsumura, H.Sakaguchi, et al.: "Formation kinetics and structure of self-assembled poly(3-alkylthiophene) films on gold surface"J.Mater.Sci. : Materials in Electronics. 14. 353-356 (2003)
• [文献書誌] E.Mishina, H.Sakaguchi, et al.: "Kinetic Profile of Adsorption and Self-assembling of Thiophene Oligomers Studied by Optical Second Harmonic Generation"Surface Science. 544. 269-277 (2003)