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構造規制表面におけるソフトナノリソグラフィと分子集積を利用した光機能創発

Publicly Offered Research

Project AreaEmergent Chemistry of Nano-scale Molecular System
Project/Area Number 23111702
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

池田 勝佳  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50321899)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Fiscal Year 2012: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2011: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Keywords自己組織化単分子膜 / 分子間相互作用 / 積層化 / 分子パターニング / 分子メモリー
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、①トップダウン的な手法による有機分子層のナノドメイン化と②ボトムアップ的な分子積層技術それぞれを確立し、両者を組み合わせた分子集積構造作成に関する技術開発を行うことで、単一分子では発現しない機能性が分子集積によって発現する可能性について検討を行ってきた。①については、チオール分子の単層膜における電気化学還元脱離と金ナノ粒子の単分子層表面への吸着に伴う電気2重層の空間変調を組み合わせて、ナノサイズの分子層ドメインを電極表面に構築する手法について詳細な検討を行った。その結果、分子層ナノドメインのサイズが本手法で制御可能であることが確かめられた。分子層ドメインサイズによって分子集合体に協奏的に発現する機能性の制御が期待される。また、②については、有機単分子膜上に金属錯体を配位結合によって固定する積層法に関して、様々な有機分子層を用いて系統的に検討を行い、分子集積法の基盤技術を確立した。
分子集積による機能性発現については、昨年度に見出した金電極上の有機単分子膜における特異な電気化学応答について、更なる検討を加えた。金基板の面方位によって有機単分子層の分子密度を変え、電気化学電位による基板-分子間相互作用の変調によって駆動される分子膜構造の変化をラマン観測した。その結果、分子密度の高い時にだけ、特異な分子構造変化(2面角変化)が発現することが明らかになった。また、基板表面が原子・分子レベルで構造規制されていない粗表面では、このような電極電位に依存した2面角変化は全く確認されず、分子間相互作用によって発現する分子集積構造に特有の現象であることが確かめられた。以上のことから、分子間相互作用を適切に制御した分子ナノドメインにおいては、単一分子とは異なる性質を創発でき、精密な分子集積によってその機能を設計できる可能性が示された。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results) Presentation (26 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Surface optimization of optical antennas for plasmonic enhancement of photoelectrochemical reactions2013

    • Author(s)
      K. Ikeda, S. Sato, K. Takahashi, T. Masuda, K. Murakoshi, K. Uosaki
    • Journal Title

      Electrochimica Acta

      Volume: (印刷中) Pages: 864-868

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2013.02.007

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      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Single molecule dynamics at a mechanically controllable break junction in solution at room temperature2013

    • Author(s)
      長澤文嘉
    • Journal Title

      Journal of the American Chemical Society

      Volume: 135 Issue: 3 Pages: 1009-1014

    • DOI

      10.1021/ja307821u

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Structural Tuning of Optical Antenna Properties for Plasmonic Enhancement of Photocurrent Generation on a Molecular Monolayer System2012

    • Author(s)
      K. Ikeda, K. Takahashi, T. Masuda, H. Kobori, M. Kanehara, T. Teranishi, K. Uosaki
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 116 Issue: 39 Pages: 20806-20811

    • DOI

      10.1021/jp308290v

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optical antenna for photo-functional molecular system2011

    • Author(s)
      K. Ikeda, K. Uosaki
    • Journal Title

      Chem. Euro. J.

      Volume: 18 Issue: 6 Pages: 1564-1570

    • DOI

      10.1002/chem.201102013

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  • [Journal Article] Spectroscopy and photoelectrochemistry of organic monolayers within sphere-plane gold nano-gaps2011

    • Author(s)
      K.Ikeda
    • Journal Title

      Electrochemistry

      Volume: 79 Pages: 768-772

    • NAID

      130002150468

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      ○佐藤 志野, 村越 敬, 池田 勝佳
    • Organizer
      日本化学会第93春季年会
    • Place of Presentation
      立命館大学(草津市)
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      2013-03-22
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      ○木村 文, 村越 敬, 池田 勝佳
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      日本化学会第93春季年会
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      立命館大学(草津市)
    • Year and Date
      2013-03-22
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      ○Shino Sato, Kei Murakoshi, Katsuyoshi Ikeda
    • Organizer
      Pacific Rim Meeting on electrochemical and solid-state science PRiME 2012
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      ヒルトンコンベンションセンター(アメリカ)
    • Year and Date
      2012-10-08
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      ○佐藤志野, 村越敬, 池田勝佳
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      第6回分子科学討論会
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      東京大学(本郷)
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      ○木村文, 村越敬, 池田勝佳
    • Organizer
      第6回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      東京大学(本郷)
    • Year and Date
      2012-09-21
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    • Author(s)
      ○Katsuyoshi Ikeda and Kohei Uosaki
    • Organizer
      221th ECS Meeting
    • Place of Presentation
      ワシントン州コンベンションセンター(アメリカ)
    • Year and Date
      2012-05-06
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    • Author(s)
      池田勝佳
    • Organizer
      電気化学会第79回大会
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      アクトシティ浜松(浜松市)
    • Year and Date
      2012-03-29
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  • [Presentation] 逐次連結した金属ポルフィリン超薄膜の構築とその光電変換特性2012

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      佐藤志野
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
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      慶應義塾大学(横浜市)
    • Year and Date
      2012-03-26
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  • [Presentation] 金単結晶電極上における自己組織化単分子膜のin-situギャップモード増強ラマン観察2012

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      木村文
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
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      慶應義塾大学(横浜市)
    • Year and Date
      2012-03-25
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  • [Presentation] Development of novel spectroscopic method for in-situ characterization of energy conversion processes at solid/liquid interface2012

    • Author(s)
      Katsuyoshi Ikeda
    • Organizer
      The 5th GREEN symposium
    • Place of Presentation
      NIMS(つくば市)
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  • [Presentation] Oxygen reduction reaction on Co-porphyrin modified electrodes2012

    • Author(s)
      ○Shino Sato, Kei Murakoshi, and Katsuyoshi Ikeda
    • Organizer
      2012 HU - NU - SNU - NIMS/MANA Joint Symposium
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)
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    • Author(s)
      Katsuyoshi Ikeda
    • Organizer
      7th Asian Photochemistry Conference 2012
    • Place of Presentation
      大阪大学(吹田市)
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  • [Presentation] 異種原子層修飾単結晶金属電極表面でのギャップモードSERS分光2011

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      池田勝佳
    • Organizer
      第31回表面科学学術講演会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀(東京都)
    • Year and Date
      2011-12-16
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  • [Presentation] Plasmonic Nanoantenna-Induced SERS Spectra at Atomically Defined Catalytic Pt-Group Metal Surfaces2011

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      Katsuyoshi Ikeda
    • Organizer
      220th ECS Meeting
    • Place of Presentation
      Boston Convention Center (USA)
    • Year and Date
      2011-10-12
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  • [Presentation] 表面増強ラマン散乱における金属-分子界面の問題2011

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      池田勝佳
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      2011年度分光学会北海道支部会シンポジウム
    • Place of Presentation
      北海道大学(札幌市)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-06
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      第5回分子科学討論会
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      札幌コンベンションセンター(札幌市)
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      2011-09-22
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      池田勝佳
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      第5回分子科学討論会
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      札幌コンベンションセンター(札幌市)(招待講演)
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      Katsuyoshi Ikeda
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      62nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
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      朱鷺メッセ(新潟市)
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      2011-09-15
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      朱鷺メッセ(新潟市)
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      2011-09-13
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      2011年電気化学秋季大会
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      朱鷺メッセ(新潟市)
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      2011-09-10
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      宮崎観光ホテル(宮崎市)
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      2011-09-06
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      Katsuyoshi Ikeda
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      ACS 242nd National Meeting
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      Colorado Convention Center (USA)
    • Year and Date
      2011-08-30
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      池田勝佳
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      第27回ライラックセミナー・第17回若手研究者交流会
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      おたる自然の村(小樽市)(招待講演)
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      2011-06-18
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      金丸浩平
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      北海道大学(札幌市)
    • Year and Date
      2011-06-03
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      池田勝佳
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      統合物質創製化学推進事業第二回若手研究会
    • Place of Presentation
      休暇村支笏湖(苫小牧市)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-05-28
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      Katsuyoshi Ikeda
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    • Place of Presentation
      Montreal Convention Center (Canada)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-05-02
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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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