OIST,単一分子を通る熱伝達の測定に成功

沖縄科学技術大学院大学(OIST)の研究グループは,2つの金の電極間に接合された単一分子を通る熱伝達の測定と理論化に成功した(ニュースリリース)。

単一分子を流れる電子や分子がどのように発光するかなど,分子のその他の特性についてこれまで研究されているが,熱輸送や伝導性を分子のレベルで定量化するには,高い分解能の測定が必要とされるため,これまで未解明となっていた。

今回研究グループは,1個の炭化水素分子を金でコーティングされたプローブと金の表面の間に配置することができる走査型熱顕微鏡を開発した。まず金のプローブを熱し,その後,分子がプローブの先と基板の層との間で結合を形成するようプローブを低温の金の基板の上に掲げた。温度差により,熱は分子を通じて高温の金プローブから低温の金基板に伝導し,炭化水素分子を合成した。

各測定にかかる時間はわずか数秒だが,分子1個の熱伝導率を決定するには何度も顕微鏡実験を重ねて平均を出す。研究グループは,長さの異なる炭化水素分子を使用し,炭化水素分子中の原子の振動によって運ばれる熱を検出した。

今回の研究では,長さの異なる炭化水素分子を使用した。研究グループでは,今回の共同研究に先立ち,単一分子接合の熱伝導率の値についての予測を行なっており,この予測が今回の実験において,測定に必要な分解能に関する重要な知見を提供した。

研究グループは,分子レベルでの熱輸送は分子の長さに依存しないことがわかったため,今後は熱輸送をどのように増強または低減できるかを解明していく必要があり,また新しい分子構造を設計することによって,熱の流れを制御する方法を見つけたいとしている。

キーワード:

関連記事

  • 【GW読書におすすめ】身近な光技術を感じる書籍「ひも解くひかり 身近なひかり」

    連休中、少しゆっくりとした時間を過ごしてみてはいかがだろうか。青い空、鏡に映る自分、写真、通信、生命の営み――私たちの身の回りには、あらゆるところに光がある。日常では当たり前に受け止めている現象も、その背後には反射、屈折…

    2026.05.02
  • 東大、細胞内の構造と微粒子の動きを同時観察する顕微鏡を開発

    東京大学の研究グループは、前方散乱光と後方散乱光を同時に定量する「双方向定量散乱顕微鏡」を開発した(ニュースリリース)。 ラベルフリー顕微鏡として広く用いられる定量位相顕微鏡(QPM)は、試料の屈折率分布に起因する前方散…

    2025.11.28
  • 筑波大,神経細胞の構造を10倍の精度で3次元計測

    筑波大学の研究グループは,神経細胞の微細構造を高速かつ高精度に3次元計測する技術を開発した(ニュースリリース)。 脳は一つの神経細胞,またはシナプス結合を基本単位として構成され,それらの形態や構成要素の変化が情報処理の基…

    2025.09.17
  • 阪大ら,時間決定型クライオ光学顕微鏡法を開発

    大阪大学と京都府立医科大学は,光学顕微鏡で観察中の細胞を,任意のタイミングかつミリ秒レベルの時間精度で凍結固定し,そのまま詳細に観察できる技術「時間決定型クライオ光学顕微鏡法」の開発に成功した(ニュースリリース)。 細胞…

    2025.08.27
  • 東大,分子振動光熱顕微鏡で分子の熱泳動を可視化

    東京大学の研究グループは,分子振動光熱顕微鏡を応用し,細胞内に形成される温度勾配に伴う生体分子の熱泳動現象を可視化することに世界で初めて成功した(ニュースリリース)。 分子振動を利用した顕微鏡技術は,ラマン散乱や赤外吸収…

    2025.08.21

新着ニュース

人気記事

編集部おすすめ

  • オプトキャリア