公募研究
近年、原子間力顕微鏡（AFM）を用いた有機分子の研究が、目覚しく発展している。AFMは、鋭い探針を試料表面でスキャンさせ、探針にかかる微弱な力を測定することによって、表面の原子を観察する顕微鏡である。2009年IBMのグループによって、単分子内の原子間の結合手（ボンド）が、AFMによって、直接可視化できることが示された。その後、未知の有機分子の構造決定、単一分子内の電荷の分布の可視化、分子内の結合次数の識別、化学反応前後の分子構造の同定などが立て続けに発表された。しかし、それらの研究は極低温環境下でのみ行われていた。そして、カンチレバーの変位をピエゾ電流によって自己検出する手法が用いられてきた。そこで本研究では、光干渉計を用いた高感度なAFMによって、有機分子の観察を室温で行った。その結果、極低温の研究と同様に分子内の結合手を解像する画像が室温でも得られた。これにより室温環境下においても、高分解能観察が可能であることが初めて示された。さらに、探針を有機分子に近づける際の相互作用力の測定を行った。表面原子との相互作用力の測定によって、探針を活性と不活性の二種類に分類することができたが、どちらの探針においても、分子を高分解能観察できることがわかった。つまり、探針先端の活性度とは無関係に不活性な分子を斥力イメージングできることが示された。さらに、AFMの画像と相互作用力のカーブを理論計算と比較したところ、よい一致を得ることができた。
2: おおむね順調に進展している
本研究では、単分子接合の電気伝導度と結合様式との関係を明らかにすることを目的としている。今回、AFMを使って、探針ー分子ー基板の分子接合における相互作用力を精密に測定することによって、探針ー分子間が物理力で弱くつながっていることを実験と理論によって示すことができた。
これまで用いた有機分子は基板と化学結合しているものの、探針とは化学結合していないことが明確になった。そこで、有機分子を探針とも化学結合させて、研究を行う。そのために、有機分子の酸素原子と結合している１つのシリコン原子を移動させて、有機分子との結合を切り、結合手を露出させて実験を行う。
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すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 9件) 学会発表 (40件) (うち招待講演 2件) 備考 (1件)
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