合成化学的アプローチによる単一分子結線手法の開発

• Project/Area Number: 22655026
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Synthetic chemistry
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 寺尾 潤 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00322173)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥3,460,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2011: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2010: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
• Keywords: シクロデキストリン / 分子エレクトロニクス / 分子配線 / クロスカップリング反応 / オレフィンメタセシス反応 / 分子ワイヤ / ロタキサン / ジセレニド

Research Abstract

従来型のシリコン半導体を基盤とする情報処理デバイスに代わり、コスト、および更なる微細化の面で分子デバイスの作製が期待されているが、そのためにはナノサイズのギャップを持つ電極間に共役分子を効率良く配線させる技術の確立が重要である。本研究は従来法に比べ、高い再現性と実用性を有する分子結線法の開発を目的とし、高度に被覆された共役分子の合成を行い、これらをナノ空間内でカップリング反応により繋ぎ合わせ、ナノスケールの電極間を被覆共役ポリマーにより配線する新手法の開発を目指し、直線的な遷移状態を経るHayカップリング、および平衡反応を経るオレフィンメタセシスを重合反応に選び被覆型π共役モノマーを設計・合成した。前者には完全メチル化α-シクロデキストリンにより被覆されたオリゴフェニレンエチニレン骨格を持つ分子を、後者にはその両端をアルケニル基へと変換したモノマー分子を合成し、それぞれ対応する電極接着部の分子(共役部位を有するジセレニド分子)の合成にも成功した。合成したモノマー、および接着分子を用い、30nmサイズのギャップを持つ電極間で結線を行ったところ、シクロデキストリンによる被覆の効果で分子の直線性が増加し、さらにπ共役鎖間の相互作用による凝集が抑制されたため高再現性で結線を行うことに成功した。本手法は将来、分子エレクトロニクス分野において安価なウエットプロセスによる実用的な集積化技術として先駆的な研究となるものと期待される。

Research Products

• [Journal Article] Synthesis of Highly Insulated Molecular Wires by Polymerization of Organic Soluble Linked Symmetrial [3]-Rotaxane as a Monomer (2010)
  • Author(s): Jun Terao, Susumu Tsuda, Keisuke Tsurui, Nobuaki Kambe
  • Journal Title: Macromolecular Symposia Volume: 297 Pages: 54-60
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Synthesis of Linked Symmetrical [3]Rotaxane Having an Oligomeric Phenylene Ethynylene Unit as a π-Guest via Double Sonogashira Cross-coupling (2010)
  • Author(s): Jun Terao, Akihisa Wadahama, Tetsuaki Fujihara, Yasushi Tsuji
  • Journal Title: Chem.Lett. Volume: 39 Pages: 518-519
  • NAID: 10027180767
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation and characteristic control of conducting polymer/metal oxide nano-hybrid films for solar energy conversion (2010)
  • Author(s): Yasuhiro Tachibana, Satoshi Makuta, Yasuhide Otsuka, Jun Terao, Susumu Tsuda, Nobuaki Kambe, Susumu Kuwabata
  • Journal Title: Ceramic Engineering and Science Proceedings Volume: 30 Pages: 35-49
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 被覆型分子ワイヤの合成と分子エレクトロニクスへの応用 (2010)
  • Author(s): 寺尾潤
  • Organizer: 第43回有機合成セミナー
  • Place of Presentation: 大阪市立工業研究所(招待講演)