並列タイトル等Mechanical and electronic measurements based on scanning probe microscopy for single molecules on surfaces using electron resonant interaction
タイトル（掲載誌）平成19(2007)年度 科学研究費補助金 基盤研究(B) 研究成果報告書 = 2007 Fiscal Year Final Research Report
一般注記本研究では、我々が独自に開発した「表面局在相互作用分光法」を活用して、固体表面上に形成された電子・光デバイスとして機能をもつ単一分子の構造とその結合状態・電子状態を原子スケールで解析することを目的とした。表面局在相互作用分光法は、非接触原子間力顕微鏡(nc-AFM)を利用するナノ力学的分光法である。原子間力顕微鏡の探針と試料間に印加された電圧がもたらすフェルミ準位の変化を利用したナノ構造と界面の物性評価法を確立する。超高真空走査型相互作用分光顕微鏡の高感度化と共に、超高真空極低温環境で動作する走査型相互作用分光顕微鏡を開発した。また、従来のカンチレバーに変わる高感度力センサーの開発に向けて、市販のチューニングフォーク型と長辺振動型水晶振動子センサーを試験した。さらに、東北大学との共同研究で、水晶Z板を用いて、屈曲振動させるタイプと、伸縮振動させるタイプの水晶振動子力センサーを設計・試作した。清浄Si探針先端にGeを蒸着して特異なファセット構造をもつGeクラスターを成長させ、そのクラスターの頂点を探針として利用する。探針を大気中AFMでGeクラスター探針を用いたところ、未処理のSi探針に比べて像の解像度が改善した。また、Geクラスター探針を摩滅させた後、超高真空中で500口に加熱すると再び先端にクラスターが成長した。Geクラスター探針は安定なファセット面で囲まれているため非常に安定な構造であり、加熱により再生能力があり、何度でも同じ電子状態の探針を作れることが示唆された。清浄なSi(111)-7x7にπ共役系分子である4,4" -diamino-p-terphenyl(DAT)を超高真空中で蒸着し、その吸着状態を調べた。また、現実デバイスとの整合性を取るため、原子レベルで平坦なエピタキシャル成長ITO薄膜を単結晶YSZ基板上に形成し、ITO/YSZ基板上への機能性分子の成膜を試みた。ITO基板をアミノ化し、両端にアルデヒド基を持つπ共役系分子と反応させる。
The purpose of this study is to analyze the structures, binding states and electronic states of functional single molecules with potential for opto-electronic devices fabricated on solid surfaces by bias-voltage non-contact atomic force spectroscopy (bias nc-AFS), invented by ourselves. The bias nc-AFS is a nanomechanical spectroscopy based on scanning probe microscopy (SPM). Our aim is also to establish this method to evaluate nano-structures using the energy shift of Fermi level induced by applying and sweeping the bias voltage between a tip and a sample.Here we developed ultra-high vacuum (UHV) bias nc-AFM/S together with improvement of the method, and aimed at developing of force sensors based on a commercial quartz tuning fork. In addition, we experimentally designed and fabricated a bending type and a stretching type of quartz force sensors in cooperation with a group in Tohoku University.Furthermore, we grew Ge clusters on a clean Si tip as a functionalized AFM tip. The clusters have specified facetted structures owing to a strained growth with lattice mismatch. Then the corner surrounded with the facets becomes sharper that is applicable to a well-defined scanning tip. We tried to obtain AFM images with it using a commercial AFM. Consequently, the spatial resolution was improved by using the Ge cluster tip compared with that using an uncovered Si tip. After wearing the tip we heated the worn Ge cluster tip in UHV, resulting in resharpening the tip apex with remolding a Ge cluster. Since the facet structure of a Ge cluster on Si is very stable, we resharpened it many times by heating, implying that we acquire a way to reproduce a tip having the same electronic states on the tip apex.We deposited it -conjugated molecules of 4,4"-diamino-p-terphenyl (DAT) on Si(111)7x7 in UHV, and examined their adsorption states using SPM.
研究課題/領域番号:17310069, 研究期間(年度):2005-2007
出典：「共鳴的相互作用を利用した1分子の力学・電子物性計測」研究成果報告書 課題番号17310069 (KAKEN：科学研究費助成事業データベース（国立情報学研究所）) 本文データは著者版報告書より作成
一次資料へのリンクURLhttps://kanazawa-u.repo.nii.ac.jp/?action=repository_action_common_download&item_id=46560&item_no=1&attribute_id=26&file_no=1
関連情報https://kaken.nii.ac.jp/search/?qm=20250235
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17310069/
https://kaken.nii.ac.jp/report/KAKENHI-PROJECT-17310069/173100692007kenkyu_seika_hokoku_gaiyo/
連携機関・データベース国立情報学研究所 : 学術機関リポジトリデータベース（IRDB）（機関リポジトリ）