| 研究課題/領域番号 |
17069004
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
大塚 洋一 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 教授 (50126009)
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| 研究分担者 |
神田 晶申 筑波大学, 大学院数理物質科学研究科, 講師 (30281637)
塚越 一仁 独立行政法人理化学研究所, 低温物理研究室, 先任研究員 (50322665)
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| キーワード | ナノ電極 / 単分子計測 / 微細加工 / 量子伝導 / メカニカルブレークジャンクション / グラフェン / ナノ炭素材料 |
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| 研究概要 |
メカニカルブレーク接合(MBJ)法を用いた単分子計測と炭素系ナノ材料の伝導計測の両面から研究を進めた。
MBJ法では、広い温度範囲において実験を行うために温度可変クライオスタット中で実験可能な装置を開発した。破断のコントロールはパルスモータとピエゾ素子で行い、試料となる分子は保温された細管で蒸気として接合部に直接を導入する。これにより8T以下の磁場中、1.6K〜室温までの実験が可能となった。本装置を用いて4.2Kで白金細線MBJを用いた予備実験を行い、水素の導入による破断曲線およびヒストグラムの明瞭な変化を観測した。さらにトンネル領域においてもその差違が確認できた。またこれと平行して細線および微細加工による試料の作成法について検討を行った。特に、超伝導を用いたポイントコンタクトスペクトロスコピーによる単分子リンクの微視的評価に向けて、Nb-Au-Nb、Pb-Cu-Pbなどの近接効果型MBJ試料についてその作成を試みた。
炭素系ナノ材料としてこれまでナノチューブを主として扱っていたが、新たに単一パイ電子伝導系であるグラフェンあるいは超薄膜グラファイトに注目した。この材料は、・微細加工による電極でアプローチ可能なサイズの単一分子系である、・特異なバンド構造による固有の伝導が期待でき、また電子伝導がコヒーレントな可能性がある、・微細加工によって単一分子システム中にさらに小さな構造を形成できるなどの特徴を有する。これまでに、微細加工が可能であること、伝導に明確な電界効果を確認したこと、様々な電極材料に対する試料の測定において電界効果と仕事関数差の間に相関を見いだしたこと、Al電極による超伝導近接効果を確認したことなどの成果を得た。
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