Fabrication of molecular memristor based on proton/ion transfer on metal complex heterojunction
Publicly Offered Research
| Project Area | Coordination Asymmetry: Design of Asymmetric Coordination Sphere and Anisotropic Assembly for the Creation of Functional Molecules |
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| Project/Area Number |
19H04594
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
芳賀 正明 中央大学, 理工学部, 名誉教授 (70115723)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | プロトン共役電子移動 / ルテニウム錯体 / メモリスタ / プロトン伝導 / 二端子デバイス / ポリビニルピリジン / ヘテロ接合膜 / 表面錯体化学 / 表面積層膜 / 錯体ナノ構造 / 分子デバイス / ヘテロ接合 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究の目的は、生体膜のプロトン勾配によるエネルギー生産およびニューロンのシナプスでの信号伝達にヒントを得て、pKa差およびレドックス電位差をもつプロトン共役電子移動（ＰＣＥＴ）する錯体ナノ構造体をヘテロ接合させ、光、電子など外部摂動により界面でのプロトン移動を誘起して生成する非対称分極によるプロトン濃度差を情報としてメモリ・蓄電できる集積分子デバイスを創成する。また、様々なプロトン伝導物質を用いてプロトンの移動がメモリとなる新しいプロトンメモリスタの動作指針を探索する。さらには、本ヘテロ接合での外部信号によるメモリ・蓄電と、生体のシナプスによる記憶との等価性について考察する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
プロトン・イオン移動を電荷貯蔵・情報記憶の媒体として利用するために、プロトン共役電子移動 (PCET) 反応を示す金属錯体あるいは金属酸化物を利用した分子メモリスタの創製を目指した。PCETを示す2種類のルテニウム錯体積層膜で修飾した２つの電極間での酸化還元電位の差と分子のレドックスに伴うpKa値の変化を、プロトン伝導性を持つpoly(4-vinylpyridine) ポリマーで接合した二端子デバイスの電流―電圧(I-V)特性はヒステリシスをもつ非線形のI-V特性を示し、レドックスに伴うプロトン濃度勾配をプロトン伝導の駆動力とする抵抗変化型スイッチングによるプロトンメモリスタの創製に成功した。また、プルシアンブルー (PB)とRu二核錯体とのヘテロ接合膜での電位勾配を利用した電子の整流性とPBの空孔内へのイオン移動の組合せによるイオン貯蔵を二次電池に応用できることを見出した。次に、プロトン伝導性をもつ液体MOFである[Zn(HPO4)(H2PO4)2](ImH2)2 (Im: イミダゾール, 以後Zn-MOFと略す)とＰＣＥＴ反応WO3 + e- + nH+ ＝HnWO3を示すWO3を組み合わせたヘテロ接合膜ITO||ZnMOF/WO3||Wを作製した。このヘテロ接合型二端子デバイスのI-V特性は非線形であり、電位掃引により特徴的な８の字型ヒステリシスが観測された。Zn-MOF中にＲｕトリスビピラジン錯体[Ru(bpz)3]2+をドープしたITO||ZnMOF（[Ru(bpz)3]2+doped）/WO3||Wの二端子デバイスは可視光応答性を示した。以上の結果は、ZnMOF中にドープした[Ru(bpz)3]2+が光MLCT励起状態では錯体の塩基性が増し、プロトンの授受を仲介し、MOF内でのプロトン伝導を促進することでプロトンメモリスタの光制御が可能となった。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
