오사카대학 산업과학연구소의 츠츠이 준 교수, 타니구치 교수 등의 연구 그룹은 1분자 소자의 열전 변환 성능에 있어서의 전극-분자 접점 구조의 영향을 세계 최초로 실험적으로 밝혔다.평균치비로 100배 이상의 열전 변환 성능이 실증되어, 1분자 접합의 열전 디바이스에의 응용이 기대된다.연구 성과는 미국 과학지 'Scientific Reports'(온라인)에 게재되었다.
전극 사이에 1개의 분자를 배선한 1분자 접합은 화학적으로 매우 정밀하게 만들어져 있다.이 나노구조체는 양자 효과를 반영한 1분자계 특유의 열·전기 수송 특성을 이용하여 높은 열전 변환(열에너지와 전기 에너지의 변환) 성능 달성이 기대되는 새로운 열전 재료이다.
2007년에 처음으로 1분자 열전 측정이 보고된 이래, 지금까지 다양한 1분자 접합에 대해 열전 계측이 실시되어 왔다.그러나, XNUMX분자 접합의 열전 성능에 있어서의 전극/분자 계면의 기여는, 그 중요성이 이론적으로 나타났지만, 실험적으로 조사하기 어렵고, 지금까지 검증되어 있지 않았다.
이번에, 츠츠이 준 교수 등의 연구 그룹은, 나노 가공 브레이크 정션 소자(미세 가공 기술을 이용해 플렉서블한 기판상에 제작된 중공 구조를 가지는 금속 세선.전극간 일분자 구조가 제작 가능)를 응용해 실온에서 안정한 1 분자 소자 형성을 실현하고, 그 열전 성능 평가를 행했다.그 결과, 1분자 소자는 전극-분자 접점의 원자 레벨의 구조(전극-분자간의 거리 등)의 연구에 의해, 평균치에 비해 열전 변환 성능이 100배 이상도 향상 가능하다는 것을 분명히 했다.
이것에 의해, 고성능 1분자 열전 소자에 기여하는 전극/분자 접점 구조를 설계하는 것이 가능하게 되어, 1분자 소자의 열전 디바이스 응용에 전개가 기대된다.
논문 정보：【Scientific Reports】Roles of vacuum tunnelling and contact mechanics in single-molecule thermopower
