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2013 年度 実績報告書

プローブ顕微鏡を用いた単分子スペクトロスコピー

研究課題

研究課題/領域番号 21225001
研究機関東京大学

研究代表者

川合 真紀  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特任教授 (70177640)

研究分担者 高木 紀明  東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (50252416)
金 有洙  独立行政法人理化学研究所, Kim表面界面研究室, 准主任研究員 (50373296)
白木 将  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 講師 (80342799)
研究期間 (年度) 2009-05-11 – 2014-03-31
キーワード表面・界面物性 / 走査プローブ顕微鏡 / 物性実験
研究概要

単分子スペクトロスコピーに関する総括:STM探針から吸着分子に打ち込まれたトンネル電子により、分子のホッピングや解離反応などのアクションが誘起される。探針ー試料間に加えられたトンネル電圧の関数として測定されたアクションの頻度はアクションスペクトルと呼ばれる。アクションスペクトルの一般的な解析理論を金属表面における水モノマー/ダイマーの表面ホッピング、Cu(110)表面に吸着した一酸化炭素分子のホッピングに適用して、振動の非調和カップリングによる分子ダイナミクスを明らかにした。また、一般化した解析理論をこれまで蓄積した実験結果に適用した結果とあわせて、非弾性トンネル分光(STM-IETS)やアクションスペクトロスコピーなどの単分子スペクトロスコピーと表面分子ダイナミクスに関する総説をまとめた。
トンネル電子による基板フォノンの励起:Cu(110)表面のSTM-IETS測定において、試料電圧約±6mVにピークとディップのペアが観測された。基板のフォノンとの比較を行い、これらの構造をトンネル電子による基板フォノンの励起によるものと同定した。これまでSTM-IETSによる単原子レベルの振動スペクトルは数多く報告されている。ほとんどのスペクトルは、吸着した分子の振動励起によるものである。一方、基板フォノンを観測した例は、極僅かしかない。本成果は、トンネル電子と基板フォノンとの電子・フォノン相互作用に関して新たな知見をもたらすものと期待される。
トンネル電子による発光:金属表面に原子層レベルでデザインして作製した絶縁薄膜の吸着分子について、トンネル電子により創られた励起状態からの発光スペクトルを計測した。

現在までの達成度 (区分)
理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Enhancement of inelastic Electron Tunneling Conductance caused by Electronic Decoupling in Iron Phthalocyanine Bilayer on Ag(111)2013

    • 著者名/発表者名
      Naoka Ohta, Ryuichi Arafune, Noriyuki Tsukahara, Maki Kawai, Noriaki Takagi
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 ページ: 21832-21837

    • DOI

      10.1021/jp406317t

    • 査読あり
  • [雑誌論文] STM investigation of CO ordering on Pt(111): From an isolated molecule to high-coverage superstructure2013

    • 著者名/発表者名
      Hyun Jin Yang, Taketoshi Minato, Maki Kawai, Yousoo Kim
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 117 ページ: 16429-16437

    • DOI

      10.1021/jp404231t

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Orbital-selective single molecule reactions on a metal surface studied by low-temperature scanning tunneling microscopy2013

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Katano, Yousoo Kim, Michael Trenary, Maki Kawai
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 49 ページ: 4679-4681

    • DOI

      10.1039/C3CC40949J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectral fitting of action spectra for motions and reactions of single molecules on metal surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      Kenta Motobayashi, Satoshi Katano, Yousoo Kim, Maki Kawai,
    • 雑誌名

      Bull. Chem. Soc. Jpn.

      巻: 86 ページ: 75-79

    • DOI

      10.1246/bcsj.20120190

    • 査読あり
  • [学会発表] Single molecule chemistry with a STM and reactions at surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      Maki Kawai, Yousoo Kim Noriaki Takagi
    • 学会等名
      AVS 60th International Symposium and Exhibition
    • 発表場所
      Long beach, California, U.S.A.
    • 年月日
      20131031-20131031
    • 招待講演
  • [学会発表] Single Molecule Spectroscopy at Surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      Maki Kawai
    • 学会等名
      19th International Vacuum Congress(IVC-19),
    • 発表場所
      Paris, France
    • 年月日
      20130910-20130910
    • 招待講演
  • [学会発表] Evolution of Kondo resonance from a single impurity molecule to the two-dimensional lattice2013

    • 著者名/発表者名
      Maki Kawai
    • 学会等名
      112th Bunsentagung (Annual German Conference on Physical Chemistry)
    • 発表場所
      Karlsrehe, Germany
    • 年月日
      20130511-20130511
    • 招待講演
  • [学会発表] Single molecule spectroscopy of spin state at surfaces2013

    • 著者名/発表者名
      Maki Kawai
    • 学会等名
      American Chemical Society 245th National Meeting & Exposition
    • 発表場所
      New Orleans, U.S.A.
    • 年月日
      20130408-20130408
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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