強相関ラジカル分子２次元ネットワークの物性探索と制御

2022 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H02707
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 水津 理恵 名古屋大学, 理学研究科, 特任助教 (90373315)
• 研究分担者: 坂本 一之 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (70261542) ; 内橋 隆 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, グループリーダー (90354331)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 強相関ラジカル分子 / 分子間相互作用 / 立体π共役分子 / 分子-基板相互作用 / 走査トンネル顕微鏡 / 角度分解光電子分光

研究実績の概要

本年度は、3回対称性をもつ立体π共役分子であるトリプチセン誘導体Trip-Phzをもちいて二次元構造体作製の条件検討を重点的に行った。昨年度、Ag(111)の清浄表面上にTrip-Phzを蒸着させたところ、単結晶中で見られたハニカム格子が形成されていることをSTMによって明らかにしている。しかし、ハニカム構造の他に別の構造をもつドメインも形成されてしまい、光電子分光測定で電子バンド構造を測定する際の問題点であった。そこでカリウムやセシウムなどのアルカリ金属をTrip-Phz分子単層膜の上に蒸着したところ、広範囲にわたってハニカム構造が観測された。これは、電子受容能をもつTrip-Phz分子単層膜にアルカリ金属をもちいてホールドーピングしたことに相当し、その結果、分子間相互作用が強くなりハニカム格子が優先して形成されたと考えられる。
試料作製条件の検討と並行して、分子性二次元構造体の電子バンド構造観測のために、別予算で導入したスピン検出器をそなえた角度分解光電子分光装置へ、高輝度ヘリウムおよびキセノン光源を導入し、その立ち上げに注力した。キセノン光源をもちいることで、よりシャープなスペウトルが得られるようになった。さらに分子性二次元構造体についての理論研究も行い、分子内相互作用および分子間相互作用の符号と相対比を変化させることでフラットバンドの由来やその位置が系統的に変化することを提唱した。特に分子性三角格子にスピン軌道相互作用を導入すると、ゼーマン型にスピン分裂した軌道を持つことを示唆する興味深い結果を得た。

現在までの達成度 (段落)

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ミュンスター大学(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ミュンスター大学
• [国際共同研究] ストラスブール大学(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: ストラスブール大学
• [国際共同研究] ウィスコンシン-ミルウォーキー大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ウィスコンシン-ミルウォーキー大学
• [国際共同研究] ルンド大学/チャルマース工科大学/カールスタッド大学(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: ルンド大学/チャルマース工科大学/カールスタッド大学
• [国際共同研究] CNR-IOM(イタリア)
  • 国名: イタリア
  • 外国機関名: CNR-IOM
• [国際共同研究]
  • 他の国数: 1
• [雑誌論文] Fabrication of MXene transparent conductive films via transfer process (2023)
  • 著者名/発表者名: Shibata Yuki、Suizu Rie、Awaga Kunio、Hirotani Jun、Omachi Haruka
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 16 ページ: 037001
  • DOI: 10.35848/1882-0786/acbbb8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Enhanced Circularly Polarized Luminescence by a Homochiral Guest-Host Interaction in Gyroidal MOFs, [Ru(bpy)3] [M2(ox)3] (bpy = 2,2′-Bipyridyl, ox = Oxalate, M = Zn, Mn) (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakashima Kazuya、Suizu Rie、Morishita Shuhei、Tsurumachi Noriaki、Funahashi Masahiro、Masu Hyuma、Ozawa Ryuki、Nakamura Kazuki、Awaga Kunio
  • 雑誌名: ACS Materials Au 巻: 3 ページ: 201～205
  • DOI: 10.1021/acsmaterialsau.2c00081
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effects of adsorbed molecular ordering to the superconductivity of a two-dimensional atomic layer crystal (2023)
  • 著者名/発表者名: Inagaki Shunsuke、Ebara Narunori、Kobayashi Takahiro、Itaya Ryota、Yokota Kenta、Yamamoto Isamu、Osiecki Jacek、Ali Khadiza、Polley Craig、Zhang H. M.、Johansson L. S. O.、Uchihashi Takashi、Sakamoto Kazuyuki
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 7 ページ: 24805
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.7.024805
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Squeezed Abrikosov-Josephson Vortex in Atomic-Layer Pb Superconductors Formed on Vicinal Si(111) Substrates (2023)
  • 著者名/発表者名: Sato Yudai、Haze Masahiro、Nemoto Ryohei、Qian Wenxuan、Yoshizawa Shunsuke、Uchihashi Takashi、Hasegawa Yukio
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 130 ページ: 106002
  • DOI: 10.1103/PhysRevLett.130.106002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Improvement in Cycle Life of Organic Lithium-Ion Batteries by In-Cell Polymerization of Tetrathiafulvalene-Based Electrode Materials (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura Aya、Hemmi Keisuke、Moriwaki Hayato、Sakakibara Ryo、Kimura Hitoshi、Aso Yuto、Kinoshita Naoya、Suizu Rie、Shirahata Takashi、Yao Masaru、Yorimitsu Hideki、Awaga Kunio、Misaki Yohji
  • 雑誌名: ACS Applied Materials & Interfaces 巻: 14 ページ: 35978～35984
  • DOI: 10.1021/acsami.2c09302
  • 査読あり
• [雑誌論文] N-doped nonalternant aromatic belt via a six-fold annulative double N-arylation (2022)
  • 著者名/発表者名: Sato Hiroki、Suizu Rie、Kato Tomoki、Yagi Akiko、Segawa Yasutomo、Awaga Kunio、Itami Kenichiro
  • 雑誌名: Chemical Science 巻: 13 ページ: 9947～9951
  • DOI: 10.1039/D2SC02647C
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] CNT Gels Formed by a Triptycene Analogue Enabling Coexistence of CNT-gelator and Intergelator Interactions (2022)
  • 著者名/発表者名: Ushiroguchi Ryo、Suizu Rie、Matsunaga Yuki、Omachi Haruka、Doi Yuya、Masubuchi Yuichi、Bandow Shunji、Awaga Kunio
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 51 ページ: 1070～1073
  • DOI: 10.1246/cl.220319
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-polarized electrons in atomic layer materials formed on solid surfaces (2022)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto Kazuyuki、Kobayashi Takahiro、Yaji Koichiro、Shishidou Tatsuya、Donath Markus
  • 雑誌名: Progress in Surface Science 巻: 97 ページ: 100665
  • DOI: 10.1016/j.progsurf.2022.100665
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Resolving decay-time dependent photoluminescence induced by phonon-dressed excitons in ZnO (2022)
  • 著者名/発表者名: Yukawa Ryu、Yamamoto Susumu、Arita Ren、Minami Yuki、Yamanoi Kohei、Ozawa Kenichi、Sakamoto Kazuyuki、Shimizu Toshihiko、Sarukura Nobuhiko、Matsuda Iwao
  • 雑誌名: Physical Review Materials 巻: 6 ページ: 104607
  • DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.6.104607
  • 査読あり
• [雑誌論文] Non-charge-transfer Origin of Tc Enhancement in a Surface Superconductor Si(111)-(√7x√3)-In with Adsorbed Organic Molecules (2022)
  • 著者名/発表者名: Yokota Kenta、Inagaki Shunsuke、Qian Wenxuan、Nemoto Ryohei、Yoshizawa Shunsuke、Minamitani Emi、Sakamoto Kazuyuki、Uchihashi Takashi
  • 雑誌名: Journal of the Physical Society of Japan 巻: 91 ページ: 123704
  • DOI: 10.7566/JPSJ.91.123704
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 強相関ラジカル分子構造体が示す特異な電子物性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 水津理恵
  • 学会等名: 日本学術振興会 分子系の複合電子機能第181委員会
  • 招待講演
• [学会発表] 固体表面上に作製した原子層結晶のスピン偏極電子 (2023)
  • 著者名/発表者名: 坂本一之
  • 学会等名: SPRUCナノスピントロニクス研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 表面原子層超伝導体：スピン分裂と動的なスピン運動量ロッキング効果 (2023)
  • 著者名/発表者名: 内橋 隆
  • 学会等名: 日本物理学会北海道支部講演会
  • 招待講演
• [学会発表] 強相関分子でつくる二次元構造体の構造と物性探索 (2022)
  • 著者名/発表者名: 水津理恵
  • 学会等名: ISSP Workshop「物性女性若手研究交流会2022」
  • 招待講演
• [学会発表] Molecular Arrangement and Electronic Structure of Molecular Honeycomb Lattice Formed by Triptycene Derivative Trip-Phz (2022)
  • 著者名/発表者名: R. Suizu, R. Nemoto, R. Ushiroguchi, R. Sema, S. Yamauchi, T. Uchihashi, K. Awaga
  • 学会等名: The 22nd International Vacuum Congress (IVC-22)
  • 国際学会
• [学会発表] 発光分子を内包したジャイロイドMOFのキラル物性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中島一哉、水津理恵、桝飛雄真、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第16回分子科学討論会
• [学会発表] トリプチセン誘導体Trip-PhzとフラーレンC60からなる 分子性ハニカム格子の電子構造と分子配列 (2022)
  • 著者名/発表者名: 瀬間亮太、根本諒平、後口遼、内橋隆、水津理恵、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第16回分子科学討論会
• [学会発表] 金属／イオン液体界面の電気二重層形成に伴う金属の表面ポテンシャル変化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 南條知紘、横川大輔、水津理恵、松下未知雄、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第16回分子科学討論会
• [学会発表] ホモキラルなジャイロイドMOFの結晶構造と磁気特性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中島一哉、水津理恵、桝飛雄真、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第30回有機結晶シンポジウム
• [学会発表] 転写プロセスによるマキシン透明導電膜の作製法 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柴田裕貴、水津理恵、阿波賀邦夫、廣谷潤、大町遼
  • 学会等名: 日本化学会第103春季年会（2023）
• [学会発表] 強等方性構造をもつジャイロイドMOFが示すキラリティに由来した光物性と磁性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中島一哉、水津理恵、土射津昌久、桝飛雄真、森下修平、鶴町徳昭、舟橋正浩、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 日本化学会第103春季年会（2023）
• [学会発表] 立体π共役系の作る三角格子のトポロジカルなバンド構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 珠玖良昭、水津理恵、中野沙耶、土射津昌久、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 日本化学会第103春季年会（2023）
• [学会発表] フタロシアニン類縁体CoPcおよびCoTTDPz吸着によるトポロジカル絶縁体表面状態への影響 (2022)
  • 著者名/発表者名: 水津理恵、山内早希、板谷亮太、稲垣俊輔、戸市裕一朗、樋口裕紀、山本勇、坂本一之、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 日本化学会第103春季年会（2023）
• [学会発表] エキゾチック物理化学的性質に向けた導電性高分子とトポロジカル共有結合裕貴骨格のハイブリダイゼーション (2022)
  • 著者名/発表者名: 曹超群、陳棋、水津理恵、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 日本化学会第103春季年会（2023）
• [学会発表] 強相関ラジカル分子がつくる自己集積二次元構造体の電子構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 水津理恵、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 学際統合物質科学研究機構（IRCCS）成果報告会・産学ワークショップ
• [学会発表] 強相関スピン分子CoTTDPzが誘起する原子層超伝導体TlPbの電子状態変調 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山内早希、水津理恵、稲垣俊輔、戸市裕一郎、板谷亮太、坂本一之、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 学際統合物質科学研究機構（IRCCS）成果報告会・産学ワークショップ
• [学会発表] 金属基板上に構築したTrip-Phzによる分子性ハニカム格子の構造と物性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 瀬間亮太、根本諒平、後口遼、内橋隆、水津理恵、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 学際統合物質科学研究機構（IRCCS）成果報告会・産学ワークショップ
• [学会発表] The stacking directed self-assembly of phenazine analogue of triptycene and SWCNT with reversible redox chemistry (2022)
  • 著者名/発表者名: 陳棋、水津理恵、坂東俊治、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 学際統合物質科学研究機構（IRCCS）成果報告会・産学ワークショップ
• [学会発表] 金属基板上に構築したTrip-Phzによる分子性ハニカム格子の構造と物性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 瀬間亮太、根本諒平、後口遼、内橋隆、水津理恵、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第30回有機結晶シンポジウム
• [学会発表] ベンゾキノン骨格を有するトリプチセン誘導体を配位子とした2次元コバルトMOFの結晶構造と磁性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 珠玖良昭、水津理恵、土射津昌久、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第30回有機結晶シンポジウム
• [学会発表] テトラメチルアンモニウム塩基によるAl残存Ti3C2Txマキシンの剥離と導電膜応用 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柴田裕貴、才田恵美、岩田将輝、松永優希、水津理恵、阿波賀邦夫、廣谷潤、大町遼
  • 学会等名: 第83回応用物理学会秋季学術講演会
• [学会発表] 強相関スピン分子CoTTDPzが誘起する原子層超伝導体TlPbの電子状態変調 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山内早希、水津理恵、稲垣俊輔、戸市裕一郎、板谷亮太、坂本一之、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第16回分子科学討論会
• [学会発表] 三回対称性立体π共役分子の作る結晶構造とその強束縛モデルによるバンド構造 (2022)
  • 著者名/発表者名: 珠玖良昭、水津理恵、土射津昌久、阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第16回分子科学討論会
• [学会発表] Electronic structures of organic molecules adsorbed In/Si(111)-( √7×√3) (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Sakamoto
  • 学会等名: The 4th Asia-Pacific Symposium on Solid Surfaces
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spin-polarized electrons in atomic layer materials formed on solid surfaces (2022)
  • 著者名/発表者名: Kazuyuki Sakamoto
  • 学会等名: 40th SPP Physics Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Physical Properties of PTCDA Adsorbed In/Si(111)-(√7×√3) (2022)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Inagaki, Narunori Ebara, Takahiro Kobayashi, Kenta Yokota, Isamu Yamamoto, Jacek Osiecki, Khadiza Ali, Craig Polley, Takashi Uchihashi, and Kazuyuki Sakamoto
  • 学会等名: the 35th European Conference on Surface Science
  • 国際学会
• [学会発表] Spin-polarized electronic structure of Tl atomic layers formed on Ag(111) (2022)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Kobayashi, Yoshitaka Nakata, Mutsuki Iwaoka, Yuchi Yaoita, Jun Fujii, Koichiro Yaji, and Kazuyuki Sakamoto
  • 学会等名: the 35th European Conference on Surface Science
  • 国際学会
• [学会発表] Physical Properties of PTCDA Adsorbed In/Si(111)-(√7×√3) (2022)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Inagaki, Narunori Ebara, Takahiro Kobayashi, Kenta Yokota, Isamu Yamamoto, Jacek Osiecki, Khadiza Ali, Craig Polley, Takashi Uchihashi, and Kazuyuki Sakamoto
  • 学会等名: The 22nd International Vacuum Congress (IVC-22)
  • 国際学会
• [学会発表] Spin-polarized band of Tl atomic layer crystal formed on Ag(111) (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Toichi, Takahiro Kobayashi, Yoshitaka Nakata, Koichiro Yaji, Mutsuki Iwaoka, Yuchi Yaoita, Yasmine Sassa, Jun Fujii, Tatsuya Shishidou, Michael Weinert, and Kazuyuki Sakamoto
  • 学会等名: The 22nd International Vacuum Congress (IVC-22)
  • 国際学会
• [学会発表] Spin-polarized band of Tl atomic layer crystal formed on Ag(111) (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuichiro Toichi, Takahiro Kobayashi, Yoshitaka Nakata, Koichiro Yaji, Mutsuki Iwaoka, Yuchi Yaoita, Yasmine Sassa, Jun Fujii, Tatsuya Shishidou, Michael Weinert, and Kazuyuki Sakamoto
  • 学会等名: The 4th Asia-Pacific Symposium on Solid Surfaces
  • 国際学会
• [学会発表] 2原子層Tlの隠れたスピン偏極電子バンド (2022)
  • 著者名/発表者名: 戸市裕一朗, 小林宇宏, 中田慶隆, 岩岡睦生, 八百板裕智, 矢治光一郎, Yasmine Sassa, 藤井純, 吉田靖雄, 長谷川幸雄, 獅子堂達也, Michael Weinert, 坂本一之
  • 学会等名: 2022年度関西薄膜・表面物理セミナー
• [学会発表] K蒸着によるIn/Si(111)-(√7×√3)の電子状態の変調 (2022)
  • 著者名/発表者名: 島崎竜史，馬地蒼士郎, 高桑奏弦, 岩原直也, Peter Krueger, 坂本一之
  • 学会等名: 2022年度関西薄膜・表面物理セミナー
• [学会発表] Investigating the possibility of creating a “pure” p-type Bi2Se3 (2022)
  • 著者名/発表者名: Yuki Higuchi, Ryota Itaya, Mito Tomita, Harutaka Saito, Katsuhiro Suzuki, Hitoshi Sato, Kazunori Sato, and Kazuyuki Sakamoto
  • 学会等名: 27th Hiroshima International Symposium on Synchrotron Radiation
  • 国際学会
• [学会発表] Surface atomic-layer superconductors: Josephson vortex and dynamic spin-momentum locking (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uchihashi
  • 学会等名: Pacific Rim International Conference on Superconducting Materials: Fundamentals and Applications (PRISM2022)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Surface atomic-layer superconductors: molecules heterostructures and dynamic spin-momentum locking (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Uchihashi
  • 学会等名: Workshop on Nanoscale Phenomena at Surfaces
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Nanostencil-Fabricated Electrode for Electron Transport of Atomically Thin Film in Ultrahigh Vacuum (2022)
  • 著者名/発表者名: Wenxuan Qian, Kenta Yokota, Noriaki Matsunaga, and Takashi Uchihashi
  • 学会等名: The 22nd International Vacuum Congress (IVC-22)
  • 国際学会
• [学会発表] Combined STM-Transport system under a UHV-LT-9T environment (2022)
  • 著者名/発表者名: Ryohei Nemoto, Shunsuke Yoshizawa, Kunio Awaga, and Takashi Uchihashi
  • 学会等名: The 22nd International Vacuum Congress (IVC-22)
  • 国際学会
• [図書] 2次元超伝導 (2022)
  • 著者名/発表者名: 須藤 彰三、岡 真、内橋 隆
  • 総ページ数: 144
  • 出版者: 共立出版
  • ISBN: 9784320035508