2014 Fiscal Year Annual Research Report
分子アーキテクトニクスの土台となるヘテロシステムの構築と量子物性の探索
| Project Area | Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function |
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| Project/Area Number |
25110008
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高木 紀明 東京大学, 新領域創成科学研究科, 准教授 (50252416)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒船 竜一 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (50360483)
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| Project Period (FY) |
2013-06-28 – 2018-03-31
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| Keywords | 単分子接合 / 近藤効果 / 表面界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）分子接合における伝導チャンネルの決定
C60単分子を超伝導STM探針(Nb)と超伝導基板(Pb)で挟んだSTM単分子接合における伝導経路について、接合で起こる多重アンドレーフ反射の解析を行い、伝導チャンネル数、透過係数を決定した。C60分子の3つの非占有分子軌道（LUMO）が伝導経路に寄与していること、分子の配向によって透過係数が変わることがわかった。配向に依存して、3つの伝導チャンネルがほぼ均等な透過係数を示す場合、３つの内の一つが大きな寄与をする場合がある。これは、分子軌道の空間分布の違いを反映しているものと考えられる。この結果は、Physical Review B誌で発表し、Editor's suggestionに選ばれた。
（２）STM接合における分子磁性の操作
Au(111)基板に吸着した鉄フタロシアニン（FePc）について、STM探針を分子中心にある鉄イオンに近づけ接触させることで、近藤効果が支配的な強結合領域とスピン軌道相互作用が支配する領域の間をクロスオーバーさせることができることを示した。第一原理計算から、探針がFeイオンに近づくと、鉄イオンの位置が金基板側から探針側に徐々に移動し、イオン・金基板間の相互作用が弱められ、近藤温度を決める交換相互作用Jが小さくなることが本質的な役割をすることがわかった。
（３）領域内の共同研究
A02班石田グループとシリセンの電子状態計算について、共同研究を進めた。半無限電子状態計算をh-BN膜で修飾したCu(111)上のシリセンについて適用しスラブ模型による結果を比較した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
分子接合における伝導チャンネルの定量的な解析に成功した点、単分子接合における近藤効果とスピン軌道相互作用の競合を実験的に解明した点は、研究目的の分子―基板ヘテロシステムの構築と量子相の探索に合致する成果であり、研究が概ね順調に進展していると評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
単分子接合におけるヘテロシステムの量子相の操作や磁性の探索を進める。ヘテロシステムの土台となる基板について、新奇低次元物質の創成と物性探索の研究も進める。新奇分子の合成を担当するA01班の研究グループからの分子提供を受けて、共同研究を進める。
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