精密合成化学的手法を利用した有機分子-基盤接合系の構築

• Project/Area Number: 18041002
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 原 賢二 Hokkaido University, 触媒化学研究センター, 准教授 (10333593)
• Project Period (FY): 2006 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥4,300,000 (Direct Cost: ¥4,300,000); Fiscal Year 2007: ¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000); Fiscal Year 2006: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
• Keywords: 金 / シリコン / 単分子層 / ナノリンク / 基盤表面 / 接合 / 電子輸送

Research Abstract

電子デバイス開発に適合した分子-電極接合系は現状では不十分であり、その開発が切望されている。本応募研究では、精密有機合成化学的手法を駆使して、電子輸送効率を考慮した有機分子-シリコン表面接合系の精密構築手法の開発を行った。電子デバイスの創出への利用を念頭においた有機分子-電極接合系の開発研究において、最新に至るまでの合成化学的手法を最大限に活用する点が本研究の特色・独創的な点である。
今年度は、金表面やシリコン表面での精密組織化を志向して設計した種々の有機化合物の合成、2)金やシリコン表面上での有機単分子層を介した金属錯体の固定化、3)単分子層を組織化した表面の触媒反応場としての応用などを行った。
例えば含窒素ヘテロ環カルベン-Rh(I)錯体の単分子層を金表面上に構築する手法を開発し報告した。含窒素へテロ環カルベンは高周期の遷移金属と強固に結合する特徴を有する分子であり、「金属-分子-電極」構造の鍵となる分子として着目した。この分子を介して様々な精密かつ高密度に2次元自己組織化構造が形成することを確認した。また、単結晶シリコン表面やシリカ表面への機能性金属錯体の固定化についても検討し、触媒としての応用例をそれぞれ示した。
また、金属表面との電気伝導特性に優れた分子としてイソシアニド分子に着目したところ、木口・村越グループとの共同研究として単分子伝導度測定に成功し、予想通りの良好な伝導特性を確認した。

Research Products

• [Journal Article] Self-Assembled Monolayer of Compact Phosphane with Alkanethiolate Pendant: Remarkable Reusability and Substrate Selectivity in Rh Catalysis (2008)
  • Author(s): Kenji Hara, Ryuto Akiyama, Satoru Takakusagi, Kohei Uosaki, Toru Yoshino, Hiroyuki Kagi, Masaya Sawamura
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. 47(In press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Monocoordinating, Compact Phosphane Immobilized on Silica Surface: Application to Rhodium-Catalyzed Hydrosilylation of Hindered Ketones (2007)
  • Author(s): Hamasaka, G.; Ochida, A.; Hara, K.; Sawamura, M.
  • Journal Title: Angew. Chem. Int. Ed. 46 Pages: 5381-5383
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Functionalization of Silicon Surface with Catalytically Active Pd Complex and Application to the Aerobic Oxidation of Benzylic Alcohols (2007)
  • Author(s): Hara, K.; Tayama, S.; Kano, H.; Masuda, T.; Takakusagi, S.; Kondo, T.; Uosaki, K.; Sawamura, M.
  • Journal Title: Chemical Communications Pages: 4280-4282
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Construction of Self-assembled Monolayer Terminated with N-Heterocyclic Carbene-Rhodium(I) Complex Moiety (2007)
  • Author(s): Hara, K.; Iwahashi, K.; Takakusagi, S.; Uosaki, K.; Sawamura, M.
  • Journal Title: Surface Science 601 Pages: 5127-5132
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Conductance of Single 1,4-Disubstituted Benzene Molecules Anchored to Pt Electrodes (2007)
  • Author(s): Kiguchi, M.; Miura, S.; Hara, K.; Sawamura, M; Murakoshi, K.
  • Journal Title: Appl. Phys. Lett. 91 Pages: 53110-53110
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 金表面上に形成したRh-ホスフィン錯体単分子層を触媒とする高選択的1級アルコール脱水素シリル化反応 (2007)
  • Author(s): 原 賢二 (他4名)
  • Journal Title: 日本化学会第87春季年会講演予稿集
• [Journal Article] Cyclic Diaminocarbene-Rhodium(I) Complex Tethered to Disulfide : Synthesis and Application to Gold Surface Modification (2006)
  • Author(s): 原 賢二 (他6名)
  • Journal Title: Chemistry Letters 35・8 Pages: 870-871
  • NAID: 10018187451
• [Journal Article] ジスルフィド部位を有するN-ヘテロ環カルベン-ロジウム(I)錯体の合成と金表面修飾への応用 (2006)
  • Author(s): 原 賢二 (他6名)
  • Journal Title: 第56回錯体化学討論会講演要旨集
• [Journal Article] コンパクトなホスフィンを末端基とするアルカンチオールの自己組織化単分子層の高密度形成 (2006)
  • Author(s): 原 賢二 (他4名)
  • Journal Title: 第26回表面科学講演大会講演要旨集
  • NAID: 130004673619
• [Presentation] コンパクトなトリアルキルホスフィンをアンカー部位とした金表面上での自己組織化単分子層形成 (2008)
  • Author(s): 秋山 龍人, 原 賢二, 高草木 達, 魚崎 浩平, 澤村 正也
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会
  • Place of Presentation: 東京・豊島区(立教大学)
• [Presentation] Tailor-made Catalysts by Interdisciplinary Approach: Collaboration between Surface Science and Organic Chemistry (2007)
  • Author(s): Kenji Hara
  • Organizer: A Mini-Workshop on Nanosciences-Toward Better Research on Renewable Energy and Biotechnology
  • Place of Presentation: 台湾・台北(国立台湾大学)
  • Year and Date: 2007-11-13
• [Presentation] 固体表面上での単分子層触媒の設計と構築 (2007)
  • Author(s): 原 賢二
  • Organizer: 有機合成化学協会北海道支部主催「若手研究者のための有機化学札幌セミナー」
  • Place of Presentation: 札幌市(北海道大学)
  • Year and Date: 2007-10-06
• [Presentation] Densely Packed Self-Assembled Monolayer of Phosphine-Terminated Alkanethiolate on Gold Surface (2007)
  • Author(s): Kenji Hara
  • Organizer: Joint Symposium on Fundamental Aspects of Nanostructured Materials and Electrocatalysis
  • Place of Presentation: 札幌市(北海道大学)
• [Presentation] Rh-Phosphine Monolayer on Gold Surface: Preparation and Chemoselective Catalysis for Dehydrogenative Silylation of Primary Alcohols (2007)
  • Author(s): Ryuto Akiyama, Kenji Hara, Satoru Takakusagi, Kohei Uosaki Masaya Sawamura
  • Organizer: 14th IUPAC International Symposium on Organometallic Chemistry Directed Towards Organic Synthesis
  • Place of Presentation: 奈良市(奈良100年記念会館)
• [Presentation] 金表面上に形成したかご型ホスフィン-Rh錯体単分子層を触媒とするアルコールの脱水素シリル化反応 (2007)
  • Author(s): 秋山 龍人, 原 賢二, 高草木 達, 魚崎 浩平, 澤村 正也
  • Organizer: 第100回触媒討論会
  • Place of Presentation: 札幌市(北海道大学)