| 研究課題/領域番号 |
25620055
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| 研究種目 |
挑戦的萌芽研究
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
木口 学 東京工業大学, 理工学研究科, 教授 (70313020)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 単分子化学 / 光増強場 |
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| 研究概要 |
本研究では，金属ナノギャップ中のジクロロエチレン, 水の光化学反応を単分子の伝導度計測を用いて検討を行った．
Cuナノ接合上に水を導入すると，接合は破断直前に0.1 G0(2e2/h)の伝導度を示した．次に，185 nm以上の連続光を照射すると，接合は破断直前に1 G0以下の様々な伝導度を示した．この伝導度変化は，水分子の光化学反応の進行を示唆している．続いて，反応により生成が予想される水素と酸素について伝導度計測を行った．水素導入時は，0.2 G0の伝導度を持つ水素単分子接合が形成した．一方，酸素導入時は，接合は1 G0以下のさまざまな伝導度を示し，先行研究により酸素単原子接合の形成が提案されている．光照射後の伝導度計測の結果と比較すると，光照射によって，酸素原子が形成する反応が起きたことが示された．水分子は，129 nm以上の光では分解反応が進行しないことが知られている．今回，通常よりも長波長の光で水分子の反応が進行したが，その理由として電子構造の変調，2光子吸収による光化学反応の進行が考えられる．水分子がCu電極に吸着することで，光分解反応のポテンシャル曲線が変形し，気相では進行しなかった反応が進行した可能性がある．もう一つの可能性は光増強場である．Cuナノギャップでは，強い光増強場が形成される．Cuナノギャップ中でおこる強い電場増強により， 二光子吸収が起こり，一光子では超えることの出来なかったポテンシャル障壁を超え，気相では進行しなかった光化学反応が進行した可能性も考えられる．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
Ptナノギャップ電極におけるcis-1,2-DCE、および銅ナノギャップ電極における水分子について光化学反応の進行を示唆する結果を得たため。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は、ブタジエン、エチレン、ジクロロエタン、エタンジアミン、フタロシアニン、フォトクロミック分子などの単分子接合に光、パルス電圧などの外部摂動を与え、単分子接合における新規化学反応の発現を目指す。単分子接合へ波長、パワー、露光時間を制御した光や、電圧、電流量を制御したパルス電圧を与え、単分子接合の伝導度の応答を観測する。また溶液中で単分子接合を作製し、単分子接合の電気化学電位依存性を測定する。
光を照射する際には光増強場に注目する。特に、反応を進行させるに必要なエネルギー以下、かつ必要なエネルギーの半分以上の光に注目する。このエネルギーの光を単分子接合に照射すると、ナノギャップに増強場が形成され、単分子接合でのみ２光子吸収、それに伴う化学反応の進行が期待できる。例えば、可視光を利用したブタジエン、エチレン、ジクロロエタン分子の脱水素、解裂反応、アセチレン分子の光重合反応の発現などが期待出来る。
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