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表面配位高分子による電界効果トランジスタのボトムアップ作製

Research Project

Project/Area Number 11F01339
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section外国
Research Field Inorganic chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

北川 宏  京都大学, 理学研究科, 教授

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) XU Gang  京都大学, 理学研究科, 外国人特別研究員
XU Gang  京都大学, 理学研究科, 外国人特別研究員
Project Period (FY) 2011 – 2013
Project Status Completed (Fiscal Year 2013)
Budget Amount *help
¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Fiscal Year 2013: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2012: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2011: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
KeywordsFETデバイス / 金属錯体 / 表面配位高分子 / 多孔性 / ナノ界面技術
Research Abstract

本研究では、内部に規則的なナノ細孔を有し、細孔の大きさに応じたゲスト分子の分離・吸看・貯蔵能、触媒作用、有機反応等の多彩な機能を示すことで注目を集めているMOFを基盤として、固体表面上に結晶配向性のMOF薄膜を構築しFETのチャネル素子として用いることを目標としている。
初年度であるH24年度は結晶配向性のMOF薄膜を構築する手法としてボトムアップ法を採用した。具体的には5,10,15,20-tetrakis (4-carboxyphenyl) porphyrin (TCPP)とCu2+イオンを用いた水熱合成からナノメートルサイズの二次元層状のMOFシートを構築し、得られたナノシートをナノサイズの構成要素(モジュール)として用いることにより、モジュールの分散液に固体基板を浸すことでモジュールを基板上に写し取り、この操作を複数回繰り返すことで固体基板上にナノサイズのモジュールが段階的に積み重なったMOFナノ薄膜を構築することに成功した。この手法は、従来のMOF薄膜の作成法と比較して、簡便に結晶配向性のMOF薄膜が得られる手法であることから非常に重要な結果であると考えられる。この結果はアメリカ化学会誌に受理された(J, Am. Chem. Soc. 2012, 134, 16524.)。また、Chemical & Engineering News (C&EN)においても紹介された。
2年目となるH25年度はMoF薄膜作製手法を用いることで、Au電極をパターニングしたsi基板上に結晶配向性のMoF薄膜を作製し、このMOF薄膜が極めて高いプロトン伝導性を示すことを見出すことに成功した。水吸着組成等温線測定、及び放射光を用いた水蒸気雰囲気下でのin-situ X線回折測定を用いることにより、この系ではMOF薄膜の表面に吸着した水分子と、表面付近におけるMOF末端に存在するカルボキシル基等の未結合部位(ダングリングボンド)の相互作用により、高いプロトン伝導性を発現していることを明らかにした(J. Am. Chem. Soc, 2013, 135, 7438.)。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Report

(3 results)
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (14 results)

All 2014 2013 2012 2011

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results)

  • [Journal Article] Synthesis, Water Adsorption and Proton Conductivity of Solid-Solution Type Metal-Organic Frameworks Al (OH)(bdc-OH)_x (bdc-NH_2)_<1-x>2014

    • Author(s)
      T. Yamada, Y. Shirai, H. Kitagawa
    • Journal Title

      Chemistry an Asian Journal

      Volume: 9(in press) Issue: 5 Pages: 1316-1320

    • DOI

      10.1002/asia.201301673

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Superprotonic Conductivity in a Highly Oriented Crystalline Metal-Organic Framework Nanofilm2013

    • Author(s)
      G. Xu, K. Otsubo, T. Yamada, S. Sakaida, H. Kitagawa
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 135 Issue: 20 Pages: 7438-7441

    • DOI

      10.1021/ja402727d

    • URL

      http://dx.doi.org/10.1021/ja402727d

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Graphene Oxide Nanosheet with High Proton Conductivity2013

    • Author(s)
      M. Karim, K. Hatakeyama. T. Matsui, H. Takehiro, T. Taniguchi, M. Koinuma, Y. Matsumoto, T. Autogawa, T. Nakamura, S. Noro, T. Yamada, H. kitagawa, S. Hayami
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 135 Issue: 22 Pages: 8097-8100

    • DOI

      10.1021/ja401060q

    • URL

      http://dx.doi.org/10.1021/ja401060q

    • Related Report
      2013 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Facile Modular Assembly for Fast Construction of Highly Oriented Crystalline MOF Nanofilm2012

    • Author(s)
      G.Xu, T. Yamada, K. Otsubo, S. Sakaida, H. Kitagawa
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Issue: 40 Pages: 16524-16527

    • DOI

      10.1021/ja307953m

    • URL

      http://dx.doi.org/10.1021/ja307953m

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spin-Flop Switching and Memory in a Molecular Conductor2012

    • Author(s)
      M Maesato,T.Kawashiraa,Furushina, G.Saito, M. Kitagawa, T. Shirahata, M. Kibune, T. Iraakubo
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Issue: 42 Pages: 17452-17455

    • DOI

      10.1021/ja308471u

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] High Proton Conductivity by a Metal-Organic Framework Incorporating Zn80 Clusters with Aligned Imidazolium Groups Decorating the Channels2012

    • Author(s)
      S. Sen, N. Nair, T. Yamada, H. Kitagawa, F. Bharadwaj
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 134 Issue: 47 Pages: 19432-19437

    • DOI

      10.1021/ja3076378

    • URL

      http://dx.doi.org/10.1021/ja3076378

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Synthesis of A Novel Isoreticular Metal-Organic Framework by Protection and Complexation of 2,5-Dihydroxyterephthalic Acid2011

    • Author(s)
      T.Yamada, H.Kitagawa
    • Journal Title

      Supramolecular Chemistry

      Volume: 23 Issue: 3-4 Pages: 315-318

    • DOI

      10.1080/10610278.2010.531138

    • URL

      http://dx.doi.org/10.1080/10610278.2010.531138

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the Nature of the Multiple Ground States of the MMX Mixed-Valence Chain Compound, [PtII/III2(n-PenCS2)4I]∞2011

    • Author(s)
      M.Mitsumi, T.Yamashita, Y.Aiga, K.Toriumi, H.Kitagawa, T.Mitani, M.Kurmoo
    • Journal Title

      Inorg.Chem.

      Volume: 50 Issue: 10 Pages: 4368-4377

    • DOI

      10.1021/ic102461z

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Porous Interpenetrating Metal-Organic Frameworks with Hierarchal Nodes2011

    • Author(s)
      T.Yamada, S.Iwakiri, T.Hara, K.Kanaizuka, M.Kurmoo, H.Kitagawa
    • Journal Title

      Cryst.Growth Des.

      Volume: 11 Issue: 5 Pages: 1798-1806

    • DOI

      10.1021/cg1017278

    • URL

      http://dx.doi.org/10.1021/cg1017278

    • Related Report
      2011 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Modularly Assembled Highly Oriented Crystalline MOF Thin Film and Its Sunerprotonic Conductivity2013

    • Author(s)
      G. Ku ; K. Otsubo ; T. Yamada ; S. Sakaida ; H. Kitagaw
    • Organizer
      錯体化学会第63回討論会
    • Place of Presentation
      琉球大学・千原キャンパス
    • Year and Date
      2013-11-03
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Pd-Pt系コア・シェルナノ構造が水素吸蔵特性に及ぼす影響2013

    • Author(s)
      北川 宏、小林浩和
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学びわこ・くさつキャンパス
    • Year and Date
      2013-03-22
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 金属ナノ結晶/多孔性配位高分子コア・シェル型ナノ複合物質の合成とガス吸着特性2012

    • Author(s)
      北川宏、小林浩和
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      慶応義塾大学日吉キャンパス・矢上キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-26
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] (DIETSe)2MX4 [M=Fe,Ga,X=Cl,Br]の強磁場物性2012

    • Author(s)
      前里光彦、川口玄太、北川宏、今久保達郎、齋藤軍治、A.Kiswandhi, D.Graf、J.S.Brooks
    • Organizer
      日本物理学会第67回年次大会
    • Place of Presentation
      関西学院大学西宮上ヶ原キャンパス
    • Year and Date
      2012-03-24
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] 結晶性ポルフィリン配位高分子ナノ薄膜の構築とその熱安定性の評価2011

    • Author(s)
      北川宏、牧浦理恵、坂田修身、大坪主弥、本山宗一郎
    • Organizer
      第61回錯体化学討論会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学
    • Year and Date
      2011-09-19
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

URL: 

Published: 2011-12-22   Modified: 2024-03-26  

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