単分子磁石に対する原子空間分解能を持つスピン状態測定と操作

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22241026
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: ナノ材料・ナノバイオサイエンス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 米田 忠弘 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (30312234)
• 研究分担者: 加藤 恵一 東北大学, 理学研究科, 助教 (80374742) ; 濱田 幾太郎 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (80419465)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 単一分子磁石 / 分子磁性 / 近藤効果 / 走査型トンネル顕微鏡 / 走査型トンネル分光 / 有機分子ラジカル / 分子マニピュレーション / スピン検出

研究概要

1つの分子で磁石の性質を示す単分子磁石である、テルビウム・フタロシアニン錯体分子を用いて、単分子の磁石をオン・オフさせることが可能であることを示した。この分子は平面型のフタロシアニン配位子(Pc)2枚が互いに向き合うように重なった構造を示すが、今回、これに電流を流して向かい合う2枚のPcをくるりと回転させるという手法を開発し、2枚のPcの相対角度を制御することで分子磁石をオン・オフさせることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Inelastic electron tunneling process for alkanethiol self-assembled monolayers (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Okabayashi, M. Paulsson, T. Komeda
  • 雑誌名: Progress in Surface Science 巻: 88 ページ: 1-38
  • DOI: doi:10.1016/j.progsurf.2012.11.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] First Observation of a Kondo Resonance for a Stable Neutral Pure Organic Radical,1,3,5-Triphenyl-6-oxoverdazyl (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Liu, H. Isshiki, K. Katoh, T. Morita, B. K.Breedlove, M. Yamashita, T. Komeda
  • 雑誌名: Adsorbed on the Au(111) Surface J. Am. Chem. Soc. 巻: 135 ページ: 651-658
  • DOI: doi:10.1021/ja303510g
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variation of Kondo Peak Observed in the Assembly of Heteroleptic2,3-Naphthalocyaninato Phthalocyaninato Tb(III) Double-Decker Complex on Au(111) (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Komeda, H. Isshiki, J. Liu, K. Katoh, M.Shirakata, B. K. Breedlove, M. Yamashita
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7 ページ: 1092-1099
  • DOI: doi:10.1021/nn304035h
  • 査読あり
• [雑誌論文] STM による単電子スピンの検出 (Detection of Single Electron Spin by Using Scanning Tunneling Microscope (STM)) (2011)
  • 著者名/発表者名: 米 田忠弘
  • 雑誌名: 顕微鏡 巻: 46(1) ページ: 75-80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation and electric current control of a local spin in a single-molecule magnet (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Komeda, H. Isshiki, J. Liu, Y. F. Zhang, N. Lorente, K. Katoh, B. K. Breedlove, M. Yamashita
  • 雑誌名: Nat Comm 巻: 2 ページ: 217-223
  • 査読あり
• [雑誌論文] 同位体置換により解明された非弾性電子トンネル分光の選択則 (2011)
  • 著者名/発表者名: 岡林則夫,Magnus PAULSSON,上羽弘,今田洋平,米田忠弘
  • 雑誌名: 表面科学 巻: 32(6) ページ: 374-380
  • URL: http://www.sssj.org/jsssj/Vol32/32-06/index.htm
  • 査読あり
• [雑誌論文] electronic structures, and Kondo effect oflanthanide(iii)-phthalocyanine molecules on Au(111) by using STM,STS and FET properties for next generation devices (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Katoh, T. Komeda, M. Yamashita, Surface morphologies
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 39 ページ: 4708-4723
  • DOI: DOI:10.1039/b926121d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Scanning Tunneling Microscopy Investigation of Tris(phthalocyaninato)yttriumTriple-Decker Molecules Deposited on Au(111) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Isshiki, J. Liu, K. Katoh, M. Yamashita, H. Miyasaka, B. K. Breedlove, S. Takaishi, T.Komeda
  • 雑誌名: J. Phys. Chem 巻: C 114 ページ: 12202-12206
  • DOI: DOI:10.1021/jp101349v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metal-free phthalocyanine (H2Pc) molecule adsorbed on the Au(111) surface: formation of a wide domain along a singlelattice direction (2010)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Komeda, Hironari Isshiki and Jie Liu
  • 雑誌名: Sci. Technol. Adv.Mater 巻: 11 ページ: 054602, (6)
  • DOI: DOI:10.1007/s12274-010-0021-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bis(phthalocyaninato)yttrium grown on Au(111): Electronic structure of a single molecule and the stability of two-dimensional films investigated by scanning tunneling microscopy/spectroscopy at 4.8 K (2010)
  • 著者名/発表者名: Zhang, Yanfeng; Guan, Pengfei; Isshiki, Hironari; Chen, Mingwei; Yamashita, Masahiro; Komeda,Ta dahiro
  • 雑誌名: Nano Research 巻: 3 ページ: 604-611
  • DOI: DOI:10.1007/s12274-010-0021-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multiple-Decker Phthalocyanine Tb(III) Single-Molecule Magnets and Y(III) Complex for Next Generation Devices (2010)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Katoh, Hironari Isshiki, Tadahiro Komeda , Masahiro Yamashita
  • 雑誌名: Coord. Chem. Rev 巻: Vol.255, Issues 17-18 ページ: 2124-2148
  • DOI: DOI:10.1039/b926121d
  • 査読あり
• [学会発表] 走査型トンネル顕微鏡を用いたTOV、TTVの吸着構造とスピン検出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 蒔苗大地、Jie Liu、一色弘成、加藤恵一、Brian K.Breedlove、山下正廣、米田忠弘
  • 学会等名: 第32回表面科学学術講演会
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 2012-11-22
• [学会発表] Vibrational Mode Detection of Alkanethiol Self Assembled Monolayer byInelastic, Tunneling Spectroscopy: Comparison of STMexperiment and DFT calculation (2012)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Komeda
  • 学会等名: The 14th International Symposium on Vibrations at Surfaces (VAS)(招待講演)
  • 発表場所: 神戸市
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] STMによる分子性磁石における近藤効果の観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 米田忠弘
  • 学会等名: 日本物理学会(招待講演)
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2012-09-19
• [学会発表] STMによるAu(111)上の単分子磁石(Phthalocyaninato)(Naphthalocyanato)Terbiumの観察 (2012)
  • 著者名/発表者名: 一色弘成、Liu Jie、加藤恵一、山下正廣、Nicolas Lorente、米田忠弘
  • 学会等名: ナノ学会第10回大会
  • 発表場所: 豊中市
  • 年月日: 2012-06-10
• [学会発表] 非弾性トンネル電流を用いた単一分子分光と化学反応 (2012)
  • 著者名/発表者名: 米田忠弘
  • 学会等名: 「原子分解能顕微鏡の歴史と最先端」研究会(招待講演)
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2012-02-09
• [学会発表] STM study of Kondo state in the molecules of bis(phthalocyaninato)terbium (TbPc2) and (naphthalocianine) (phthalocyanine)heterolepticdouble-decker complex (TbNPcPc) (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Komeda, H. Isshiki, J. Liu, K. Katoh, M. Yamashita
  • 学会等名: 19th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy第25回特別研究会「走査型プローブ顕微鏡」
  • 発表場所: 北海道
  • 年月日: 2011-12-20
• [学会発表] Physical Properties: Surface/interface with molecule (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Komeda
  • 学会等名: The 6th International Symposium onSurface Science and Nanotechnology(ISSS6)
  • 発表場所: 東京都、駒場
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] Surface structure of TOV of spintronics molecules (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Suzuki, T. Komeda
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology (ISSS6)
  • 発表場所: 東京都、駒場
  • 年月日: 2011-12-14
• [学会発表] Control of Kondo State by Electronic Current Observed in Organic Single Molecule Magnet (2011)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Komeda
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology(ISSS6)(招 待講演)
  • 発表場所: 東京都、駒場
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Control of Spin State of Double-decker Phthalocyanine Molecule by Doping Alkali Metal (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Isshiki, T. Komeda
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology
  • 発表場所: 東京都、駒場
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Interfacial electronic structures of amorphous Al2O3/ZnO correlated with electrical properties of Al/Al2O3/ZnO metal-oxide-semiconductor structures (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Liu, T. Komeda
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology(ISSS6)
  • 発表場所: 東京都、駒場
  • 年月日: 2011-12-13
• [学会発表] Adsorption Structure and Spin Detection of TOV by Scanning Tunneling Microscopy (2011)
  • 著者名/発表者名: J. Liu, T. Komeda
  • 学会等名: The 6th International Symposium on Surface Science and Nanotechnology(ISSS6)
  • 発表場所: 東京都、駒場
  • 年月日: 2011-12-12
• [学会発表] Control of Spin State of Double-decker Phthalocyanine Molecule by Doping Alkali Metal (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Isshiki, T. Komeda
  • 学会等名: 中国大連工科大学との合同シンポジウム
  • 発表場所: 中国、大連
  • 年月日: 2011-12-08
• [学会発表] 単一分子メモリーに向けた単分子 磁石のスピン検知・制御 (2011)
  • 著者名/発表者名: 米田忠弘
  • 学会等名: 【第19回シンポジ ウム】原子・分子レベルの材料創製とキャラ クタリゼーション 「極限表面界面解析技術 と層状物質を用いたデバイス開発」(招待講演)
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2011-11-09
• [学会発表] Control of Kondo State by Electronic Current Observed in Organic Single Molecule Magnet (2011)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Komeda
  • 学会等名: International Workshop on Quantum Nanostructures and Nanoelectronics
  • 発表場所: 東京都、駒場
  • 年月日: 2011-10-04
• [学会発表] STM Observation of Interference Patterns Near the End Cap and Its Application to the Chiral Vector Determination of Carbon Nanotubes (2011)
  • 著者名/発表者名: Tadahiro Komeda
  • 学会等名: BIT's2nd Annual World Congress of CatalyticAsymmetric Synthesis (WCCAS-2011)
  • 発表場所: 中国、北京
  • 年月日: 2011-08-10
• [学会発表] アルカリ金属ドープによる2層フタロシアニン分子のスピン操作 (2011)
  • 著者名/発表者名: 一色弘成,Liu Jie,加藤恵一,山下正廣,Nicolas Lorente,米田忠弘
  • 学会等名: ナノ学会第9回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] STMを用いたtriphenyl-6-oxoverdazyl(TOV)分子の表面吸着構造観察とスピン検出 (2011)
  • 著者名/発表者名: Liu Jie,一色弘成,加藤恵一,山下正廣,米田忠弘
  • 学会等名: ナノ学会第9回大会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2011-06-02
• [学会発表] Scanning Tunneling Microscopy Investigation of tris (phthalocyaninato) yttriumtriple-decker molecules deposited on Au(111) (2010)
  • 著者名/発表者名: Jie Liu,Hironari Isshiki,Keiichi Katoh,Masahiro Yamashita,Hitoshi Miyasaka,Brian K. Breedlove,Shinya Takaish, Tadahiro Komeda
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-09-23
• [学会発表] 多層フタロシアニン錯体の分子形状操作とスピン制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 米田忠弘
  • 学会等名: 分子科学討論会2010
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Adsorption configuration and electronic state of triple-decker phthalocyanine molecule on Au(111) surface (2010)
  • 著者名/発表者名: Jie Liu, Hironari isshiki, Keichi Katho, mashahiro yamashita, Brian K. Breedlove, Shinya Takaishi, Tadahiro Komeda
  • 学会等名: 18th International Vacuum Congress (IVC-18)
  • 発表場所: 中国、北京
  • 年月日: 2010-08-26
• [学会発表] Detection and Manipulation of Spin state of Single Molecule Magnet: Kondo resonance and ESR-STM (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Komeda, H. isshiki, y. f. Zhang, K. Katoh, y . yoshida, m. yamashita, H. miyasaka, B. K. Breedlove
  • 学会等名: 18th International Vacuum Congress (IVC-18)
  • 発表場所: 中国、北京
  • 年月日: 2010-08-25
• [学会発表] 2層フタロシアニン分子に対する分子操作によるスピン制御 (2010)
  • 著者名/発表者名: 米田忠弘、一色弘成、Liu Jie、加藤恵一、山下正廣、Brian K.Breedlove、高石慎也
  • 学会等名: ナノ学会第8回大会
  • 発表場所: 愛知県岡崎市
  • 年月日: 2010-05-13
• [学会発表] Au(111)表面上の3層フタロシアニン分子の吸着構造と電子状態 (2010)
  • 著者名/発表者名: 一色弘成、Liu Jie、加藤恵一、山下正廣、Brian K.Breedlove、高石慎也、米田忠弘
  • 学会等名: ナノ学会第8回大会
  • 発表場所: 愛知県岡崎市
  • 年月日: 2010-05-13
• [備考]
  • URL: http://cfd-rism-imram.tagen.tohoku.ac.jp/~sfcm/index-j.html