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2008 年度 実績報告書

溶液内における単一分子・原子鎖の安定架橋構造形成と電子伝導

研究課題

研究課題/領域番号 17069001
研究機関北海道大学

研究代表者

木口 学  北海道大学, 大学院・理学研究院, 准教授 (70313020)

研究分担者 村越 敬  北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (40241301)
並河 英紀  北海道大学, 大学院・理学研究院, 助教 (30372262)
キーワード単一分子伝導 / 金属ナノワイヤー / 量子化コンダクタンス / 電気化学
研究概要

今年度は溶液内および超高真空極低温にて金属電極に単分子を導入しその伝導度および振動スペクトル計測を行った。
まず、電気化学STMを用いて、溶液内にて単分子接合を作製し、その伝導度計測を試みた。単分子接合は、ポルフィリン分子やP=S末端部位、チオール末端部位を有する分子を有機溶媒に溶解し、溶液内にてAu接合を機械的に破断させることで作製した。その結果、金属接合破断直後に接合の伝導度が階段状に変化する様子が観測された。1段の伝導度変化がほぼ一定であることから、この1段の伝導度変化から1分子の伝導度を決定した。その結果、立体構造を反映した単分子接合の電気伝導度特性の違いなどを明らかにした。
また超高真空、極低温で単分子の伝導度と振動スペクトルの同時計測もおこなった。特にPt電極に架橋したベンゼン接合については、電気伝導計測、ノイズ計測、振動スペクトル計測、理論計算などを組み合わせることで、有機単分子接合の形成過程を明らかにすることに成功した。さらに、アンカー部位を用いることなく、直接パイ電子系を金属に接合させることで、分子が金属と同程度の伝導特性を示すことなども明らかにした。
また水素中のAu, Ag, Cu, Co, Ni, Pd単原子接合において水素単分子の振動スペクトル計測に成功した。特にPd電極に架橋した水素については、水素単一分子接合を伸長した際の伝導度変化を定量的に評価することで、水素単一分子を架橋したPd単原子ワイヤーが形成される過程を明らかにすることに成功した。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2009 2008

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Characterization of Au Atomic Contact in Hydrogen Environment using Vibration Spectroscopy of a Single Molecular Junction2009

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 雑誌名

      e-Journal of Surface Science and Nanotechnology 7

      ページ: 53-56

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly conductive molecular junctions based on direct binding of benzene to platinum electrodes2008

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 雑誌名

      Physical Review Letters 101

      ページ: 046801

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conductance of Single 1, 4-benzenediamine Molecule Bridging between Au and Pt Electrodes2008

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C 112

      ページ: 13349-13352

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three reversible states controlled on a gold monoatomic contact by the electrochemical potential2008

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 雑誌名

      Physical Review B 77

      ページ: 245421

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conductance of single C_<60> molecule bridging metal electrodes2008

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C 112

      ページ: 8140-8143

    • 査読あり
  • [雑誌論文] In-situ preparation of a single molecular junction with mechanically controllable break junctions in vacuum2008

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 雑誌名

      Journal of Physics 100

      ページ: 52059

    • 査読あり
  • [学会発表] Pt電極に架橋したベンセン単分子接合の構造および電子伝導特性2009

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 学会等名
      日本物理学会第64回年次大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2009-03-30
  • [学会発表] Conductance of single organic molecule2008

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 学会等名
      ICNME2008
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2008-12-16
  • [学会発表] Point contact spectroscopy measurement of the single hydrogen molecule bridging between metal electrodes2008

    • 著者名/発表者名
      木口学
    • 学会等名
      ECOSS25
    • 発表場所
      Liverpool、英国
    • 年月日
      2008-07-27

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公開日: 2010-06-11   更新日: 2016-04-21  

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