研究課題
本研究は非弾性電子トンネル分光（Inelastic Electron Tunneling Spectroscopy: IETS）を用いて、表面上の二次元単分子膜におけるトンネル電流の経路を解明することを最終目標とする。その最終目標へ向けての重要なステップとして、単一分子に対する非弾性電子トンネル過程を、探針先端の形状を変化させ詳しく調べた。走査トンネル顕微鏡ならびに原子間力顕微鏡における金属探針先端の原子数は、探針と金属表面上の一酸化炭素分子（CO）との間に働く力の垂直成分の像を測定することで知ることができる。すなわち、力センサーの周波数変化像において、探針先端の原子数に対応するディップが観測される。本研究では、探針先端の原子数が一個の探針と三個の探針を用意し、IETSの結果を比較した。どちらの探針の場合も、探針試料間の電圧差が±4mVと±35mVの時に分子に特徴的な振動モードが観測されたが、その強度は、探針先端の原子数に大きく依存し、探針先端の原子数が一個の場合は、探針先端の原子数が三個の場合に比べて、その強度が４倍程度大きくなっていた。この結果を、（a）全トンネル電流に対するCO分子を介したトンネル電流の割合、ならびに（b）CO分子を介したトンネル電流における非弾性トンネル過程の能率という二つの観点から調べた。前者(a)については、探針先端の鋭利度が異なる探針を複数用意しIETSを測定することにより、CO分子を介したトンネル過程の割合とIETSの強度の相関を明らかにした。後者(b)に対しては、CO分子を吸着させた金属探針を用意し、吸着Cu原子ならびにCu(111)表面に対してIETSを測定する事により、CO分子の対向電極の構造が非弾性トンネル過程の能率に大きく影響を与えないことを明らかにした。研究結果は、現在投稿中である(arXiv:1504.04790)。
投稿中の論文：N. Okabayashi, A. Gustafsson, A. Peronio, M. Paulsson, T. Arai, and F. J. GiessiblRole of tip apex in inelastic electron tunneling spectroscopy of CO/Cu(111) with an STM/AFM (arXiv:1504.04790)
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Physical Review Letters
巻: 114 ページ: 146101-4
http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.146101
http://ridb.kanazawa-u.ac.jp/public/detail.php?id=4104&page=2&org2_cd=340200
