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2018.05.11

分子ワイヤの長距離共鳴トンネル現象を室温で確認~分子共鳴トンネルトランジスタの実現に期待~

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本件のポイント

固体基板上のナノギャップ電極と剛直分子ワイヤで長距離共鳴トンネル現象を観察
●4ナノメートルを超える分子ワイヤの共鳴トンネル現象を室温で世界で初めて確認
●1つの分子で電気信号をON/OFFできる分子共鳴トンネルトランジスタ開発に道

研究の概要

東京工業大学 科学技術創成研究院/元素戦略研究センターの真島豊教授と東京大学大学院理学系研究科の中村栄一特任教授、神奈川大学理学部の辻勇人教授の研究グループは、室温(27℃)での分子ワイヤの長距離共鳴トンネル現象(用語1)を世界で初めて確認しました。

固体基板上のナノギャップ電極のギャップ間に剛直な構造の分子ワイヤを導入した素子の微分コンダクタンス(用語2)のピーク電圧の観察から、このギャップ間の電気伝導が分子ワイヤの共鳴トンネル現象で説明できることを明らかにしました。これは、1つの分子で電気信号をON/OFFできる分子共鳴トンネルトランジスタなどへの応用を可能にするものです。

今回用いた分子ワイヤは、4.3ナノメートルの長さを有する炭素架橋分子ワイヤ(COPV6、用語3)と呼ばれる構造のπ共役系分子(用語4)で、微分コンダクタンスのピークは、この分子の最高被占有軌道HOMO、用語5)とHOMO-1、最低空軌道LUMO、用語5)とLUMO+1のそれぞれの軌道に対応していることを確認しました。

本成果は、半導体量子井戸構造の量子化準位において観察される共鳴トンネル現象が、4ナノメートルを超える分子ワイヤのエネルギー準位でも実現できることを示唆しています。今後、分子構造や素子構造を最適化することで、分子軌道を電界変調する分子共鳴トンネルトランジスタの実現が期待できます。

この研究では、剛直分子ワイヤを東京大学と神奈川大学で合成し、長距離共鳴トンネル現象を東京工業大学が確認しました。米国の科学誌「ACS Omega(エーシーエスオメガ)」に、5月11日にオンライン公開されます。

論文情報

雑誌名

ACS Omega

論文タイトル

“Coherent Resonant Electron Tunneling at 9 K and 300 K through a 4.5 nm Long, Rigid, Planar Organic Molecular Wire”

著者

Chun Ouyang, Kohei Hashimoto, Hayato Tsuji, Eiichi Nakamura, and Yutaka Majima

DOI

10.1021/acsomega.8b00559

研究に関するお問い合わせ

東京工業大学
科学技術創成研究院 フロンティア材料研究所/元素戦略研究センター 教授
真島 豊(まじま ゆたか)
E-mail:majima@msl.titech.ac.jp
TEL:045-924-5309
FAX: 045-924-5376

東京大学 大学院理学系研究科 化学専攻 特任教授
中村 栄一(なかむら えいいち)
E-mail:nakamura@chem.s.u-tokyo.ac.jp
TEL:03-5841-4356

神奈川大学理学部化学科 教授
辻 勇人(つじ はやと)
E-mail:tsujiha@kanagawa-u.ac.jp
TEL:0463-59-4111(代)
辻勇人研究室(神大の理工系研究室サイト)

取材申し込み先

東京工業大学 広報・社会連携本部 広報・地域連携部門
E-mail:media@jim.titech.ac.jp
TEL:03-5734-2975
FAX:03-5734-3661

東京大学 大学院理学系研究科・理学部 広報室
E-mail:kouhou.s@gs.mail.u-tokyo.ac.jp
TEL:03-5841-0654

神奈川大学 研究支援部 平塚研究支援課
E-mail:hiraken-soudan@kanagawa-u.ac.jp
TEL:0463-59-4111(代)

プレスリリース発信元

〒221-8686 横浜市神奈川区六角橋3-27-1
神奈川大学 広報部

電話:045-481-5661(代)

FAX:045-481-9300

mail:kohou-info@kanagawa-u.ac.jp

URL:http://www.kanagawa-u.ac.jp

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