合成化学的分子配線法を基軸とする外部刺激応答性分子デバイスの作製

• Project Area: Molecular Architectonics: Orchestration of Single Molecules for Novel Function
• Project/Area Number: 26110514
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• 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): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2015: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2014: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: ロタキサン型アンカー分子 / サイクリックボルタンメトリー / 接合密度 / 共役分子 / シクロデキストリン / 酸化還元 / 化学吸着 / 分子エレクトロニクス / 被覆型分子ワイヤ / 機能性高分子 / 燐光発光特性 / フォトクロミック / 光スイッチ / ポルフィリン / メタロポリマー

Outline of Annual Research Achievements

末端に様々な官能基が導入された[1]ロタキサン型アンカー分子を合成するために, それらの共通のプラットフォームとなるアンカー分子前躯体を設計した。本分子は基板への接合部位に変換可能な亜リン酸エステル部位とその逆の末端にヨウ素基を有しており、このヨウ素部位をカップリング反応の反応点として利用可能である。合成したアンカー分子の溶液にITO基板を浸漬させることで, 亜リン酸基を介した基板上への化学的な接合を試み，AFMによる基板表面の形状観察を行った。比較的分子間で弱い相互作用が働くと考えられるフェロセン部位を有するアンカー分子では、AFM画像において分子の高さ（約2 nm）に相当する構造体が観測された。また浸漬溶液濃度を変化させた際, 濃度の増加に従って基板上の接合密度が増大し, 被覆効果により単分子性を維持したまま, 高密度に界面を共役分子により修飾できることが明らかとなった。基板上における分子接合密度を算出するために分子接合させたITO基板に対してサイクリックボルタンメトリー(CV)測定を行った。得られたボルタモグラムからフェロセンに由来する可逆な酸化還元波が確認され，ITO基板へのアンカー分子の接合が電気化学的にも確認された。電位を50周掃引してもこのボルタモグラムにほとんど変化はなく，安定なレドックス応答性を有することが分かる。また、3c-insの浸漬濃度を変化させた際の分子接合密度の変化についても調査した。その結果、浸漬濃度の増大に従って接合密度の値が収束していく結果が得られた。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Rational Design for Rotaxane Synthesis via Intramolecular Slippage: Control of Activation Energy by Rigid Axle Length (2016)
  • Author(s): H. Masai, J. Terao, T. Fujihara, Y. Tsuji
  • Journal Title: Chem. Eur. J. Volume: 22 Issue: 19 Pages: 6624-6630
  • DOI: 10.1002/chem.201600429
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Synthesis of Molecular Wires Strapped by π-Conjugated Side Chains: Integration of Dehydrobenzo[20]annulene Units (2015)
  • Author(s): J. Terao, M. Ohsawa, H. Masai, Y. Kurashige, T. Fujihara, and Y. Tsuji
  • Journal Title: J. Org. Chem. Volume: 80 Issue: 17 Pages: 8874-8880
  • DOI: 10.1021/acs.joc.5b01414
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effect of Mechanical Strain on Electric Conductance of Molecular Junctions (2015)
  • Author(s): J. Inatomi, S. Fujii, S. M. Gonzalez, H. Masai, Y. Tsuji, J. Terao, M. Kiguchi
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 119 Issue: 33 Pages: 19452-19457
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b04386
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 被覆型共役メタロワイヤの合成と新機能 (2015)
  • Author(s): 正井 宏，寺尾 潤，藤原 哲晶，辻 康之
  • Journal Title: 化学工業 Volume: 66 Pages: 565-570
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 被覆型白金アセチリドポリマーの固体燐光発光 (2015)
  • Author(s): 正井 宏，辻 康之，寺尾 潤
  • Journal Title: 光アライアンス Volume: 25 Pages: 5-9
  • Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Enhancement of Phosphorescence and Unimolecular Behavior in the Solid State by Perfect Insulation of Platinum-Acetylide Polymers (2014)
  • Author(s): Masai, H.; Terao, J.; Makuta, S.; Tachibana, Y.; Fujihara, T.; Tsuji, Y.
  • Journal Title: J. Am. Chem. Soc. Volume: 136 Issue: 42 Pages: 14714-14717
  • DOI: 10.1021/ja508636z
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Synthesis of Functionalized Conductive Wires (2016)
  • Author(s): Jun Terao
  • Organizer: ICCMSE 2016
  • Place of Presentation: Athens, Greece
  • Year and Date: 2016-03-17
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Syntheses and Physical Properties of Functionalized Insulated Molecular Wires (2015)
  • Author(s): Jun Terao
  • Organizer: PACIFICHEM 2015
  • Place of Presentation: Hawaii, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 機能性分子ワイヤの合成と分子素子への応用 (2015)
  • Author(s): 寺尾潤
  • Organizer: 第25回日本MRS年次大会
  • Place of Presentation: 横浜
  • Year and Date: 2015-12-08
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Functionalized Insulated Molecular Wires for Molecular Electronics (2015)
  • Author(s): Jun Terao
  • Organizer: 2015 International Conference on Solid State Devices and Materials (SSDM2015)
  • Place of Presentation: Sapporo, Japan
  • Year and Date: 2015-09-27
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Synthesis of Insulated Molecular Wires with High Charge Mobility directed toward Molecular Electronics (2015)
  • Author(s): Jun Terao
  • Organizer: International Symposium for Advanced Materials Resarch (ISAMR 2015)
  • Place of Presentation: Sun Moon Lake, Taiwan
  • Year and Date: 2015-08-16
  • Invited
• [Presentation] Synthesis of Insulated Molecular Wire and its Application to Molecular Electronics (2015)
  • Author(s): Jun Terao, Akihisa Wadahama, Akitoshi Matono, Hiroshi Masai, Kyohei Homma, Tetsuaki Fujihara, Yasushi Tsuji
  • Organizer: 7th Advanced Materials & Nanotechnology
  • Place of Presentation: Nelson, New Zealand
  • Year and Date: 2015-02-08 – 2015-02-12
• [Presentation] 高分子鎖の柔硬変換による高電荷輸送特性の発現 (2014)
  • Author(s): 寺尾潤
  • Organizer: 柔らかな分子系第7回ワークショップ
  • Place of Presentation: 分子科学研究所
  • Year and Date: 2014-12-12
  • Invited
• [Presentation] クロスカップリング反応を鍵とする機能性分子ワイヤの合成と分子配線法の開発 (2014)
  • Author(s): 寺尾潤
  • Organizer: 第83回高分子若手研究会関西
  • Place of Presentation: 甲南大学
  • Year and Date: 2014-11-30
  • Invited
• [Presentation] Synthesis of Functionalized Insulated Molecular Wires with High Charge Mobility (2014)
  • Author(s): Jun Terao, Hiroshi Masai, Akitoshi Matono, Tetsuaki Fujihara, Yasushi Tsuji
  • Organizer: 9th International Symposium on Integrated Synthesis
  • Place of Presentation: Hyogo
  • Year and Date: 2014-11-14 – 2014-11-15
• [Presentation] Synthesis of Functionalized Insulated Molecular Wires (2014)
  • Author(s): Jun Terao
  • Organizer: The 1st Korea – Japan Bilateral Workshop on Functional Materials Science - Thermoelectrics, Spintronics Low-dimensional Materials, and Soft Matter–
  • Place of Presentation: Sapporo
  • Year and Date: 2014-08-01
  • Invited