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- 305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1 [アクセス]
学生受け入れ中
研究内容
- Keywords
High resolution atomic force microscopy/scanning tunneling microscopy for surface chemistry
出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。
論文
- Shigeki Kawai, Orlando J. Silveira, Lauri Kurki, Zhangyu Yuan, Tomohiko Nishiuchi, Takuya Kodama, Kewei Sun, Oscar Custance, Jose L. Lado, Takashi Kubo, Adam S. Foster. Local probe-induced structural isomerization in a one-dimensional molecular array. Nature Communications. 14 [1] (2023) 7741 10.1038/s41467-023-43659-4 Open Access
- Kewei Sun, Orlando J. Silveira, Yujing Ma, Yuri Hasegawa, Michio Matsumoto, Satoshi Kera, Ondřej Krejčí, Adam S. Foster, Shigeki Kawai. On-surface synthesis of disilabenzene-bridged covalent organic frameworks. Nature Chemistry. 15 [1] (2023) 136-142 10.1038/s41557-022-01071-3 Open Access
- S. Kawai, A. Benassi, E. Gnecco, H. Sode, R. Pawlak, X. Feng, K. Mullen, D. Passerone, C. A. Pignedoli, P. Ruffieux, R. Fasel, E. Meyer. Superlubricity of graphene nanoribbons on gold surfaces. Science. 351 [6276] (2016) 957-961 10.1126/science.aad3569
書籍
- KAWAI, Shigeki, 田原一邦, 田原一邦. Molecular technology for one- and two-dimensional materials on surfaces. Wiley‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, 2019
- HILL, Jonathan, PAYNE, Daniel Tony, SUN, Kewei, MATSUSHITA, Yoshitaka, NAKATA, Ayako, MISHRA, Puneet, UCHIHASHI, Takashi, NAKANISHI, Waka, ARIGA, Katsuhiko, NAKAYAMA, Tomonobu, KAWAI, Shigeki. On-surface translational activity of porphyrin chromophore molecules. Single Molecule Mechanics on a Surface. Springer, 2022, 21.
口頭発表
- KAWAI, Shigeki. Three-Dimensional Graphene Nanoribbons as a Framework for Molecular Assembly and Local Probe Chemistry. The 20th International Microscopy Congress. 2023 招待講演
- KAWAI, Shigeki. On-surface synthesis of Disilabenzene-Bridged Covalent Organic Frameworks. 10th EUROPEAN SILICON DAYS. 2023 招待講演
- KAWAI, Shigeki. Heteroatom-Substituted and Three-Dimensional Nanocarbon Materials studied with low temperature STM and qPlus AFM. DPG-Frühjahrstagung (DPG Spring Meeting) of the Condensed Matter Section (SKM). 2023 招待講演
その他の文献
- 川井 茂樹. 原子間力顕微鏡を用いたグラフェンナノリボンの物性評価. Kobunshi. (2019) 650-651
- 川井 茂樹. 周波数変調原子間力顕微鏡による分子骨格の観察と操作. 顕微鏡. 52 [3] (2017) 1-7
所属学会
日本化学会, 応用物理学会
受賞履歴
- 花王科学賞 (2021)
- 第16回理事長賞 研究奨励賞 (2021)
- 第１６回（令和元年度）日本学術振興会賞 (2020)
- 風戸賞 (2016)
- 文部科学大臣表彰 若手科学者賞 (2015)
- Nano Probe Technology Prize from Gakushin 167 committee Japan (2010)
- Chief Award of School of Engineering, in The University of Tokyo (Research) (Doctor) (2006)
外部資金獲得履歴
- 基盤研究（A)：超精密表面化学反応の開発と炭素ナノ構造体の磁性開拓 (2022)
- 挑戦的研究(萌芽): 重い14族元素を含んだ炭素ナノ構造体のボトムアップ表面合成の実現 (2021)
- 特別研究員奨励費：単分子化学による構造化ナノグラフェンの表面合成 (2021)
- 基盤研究（A)：超高分解能原子間力顕微鏡を用いた単分子化学と炭素ナノ構造体の新展開 (2019)
- 国際共同研究加速基金(帰国発展研究)：表面分子化学における超高分解能原子間力顕微鏡と光技術の融合の研究 (2016)
- さきがけ：分子化学構造および機械電気特性の超高分解能測定の実現 (2013)
マテリアル基盤研究センター
走査型プローブ顕微鏡を用いた表面化学
表面合成，炭素ナノ構造体，原子間力顕微鏡，走査型トンネル顕微鏡，単分子
概要
将来のナノエレクトロニクス・量子デバイスを担う材料として、バンドギャップやスピンを有する炭素ナノ構造体の自在合成が求められる。そのために分子の構造を自在に操ることができる表面合成の展開が必要である。これまでに、超高分解能の走査型プローブ顕微鏡を用いて、表面での化学反応の開発、生成物の構造同定、電気・機械特性の計測などを進めて来た。本研究を更に展開して、より多彩な構造の炭素ナノ構造体のボトムアップ合成や磁性機能の探索に加えて、これらの研究を支えるプローブ顕微鏡の開発などを行う。
新規性・独創性
● プローブ顕微鏡を用いた単分子の超高分解能解析
● 小分子を用いた炭素ナノ構造体の表面合成
● 探針を用いた分子の任意合成
内容
近年の走査型プローブ顕微鏡の計測技術の向上により、直接的な分子の構造解析ができるようになった。これにより、単分子レベルの化学が創生された。表面に蒸着させた小分子を加熱することで、それらを一つのパーツと見なしたボトムアップ合成で多彩な炭素ナノ構造体ができるようになった。これらの構造体は将来のナノエレクトロニクス・スピンテクトロニクスに展開できるものである。さらに、探針を用いて分子の構造を直接的に変化させることで、有機合成では実現が困難な分子の合成もできるようになり、その特異な分子の物性も計測できるようになった。今後は、プローブ顕微鏡を用いた表面化学を更に展開させ、炭素ナノ構造体の自在合成と磁性機能などの創出が可能になると期待される。
まとめ
走査型プローブ顕微鏡を用いて、単分子レベルの化学を研究できることを実証した。また、さまざまな炭素ナノ構造体も合成することに成功した。これらのナノ材料の物性を計測して機能を創出することで、次世代のデバイスに向けた素子の開発に寄与できるものと期待される。
