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2011 Fiscal Year Annual Research Report

階層的ボトムアップ法による機能性分子結合ナノ界面の構築

Planned Research

Project AreaCoordination Programming - Science of Molecular Superstructures for Chemical Devices
Project/Area Number 21108003
Research InstitutionChuo University

Principal Investigator

芳賀 正明  中央大学, 理工学部, 教授 (70115723)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 金井塚 勝彦  山形大学, 理学部, 助教 (50457438)
Keywords表面錯体 / レドックス活性錯体 / 積層化 / メモリデバイス / ルテニウム錯体 / 混合原子価 / マイクロナノバブル
Research Abstract

「配位プログラミング」によるナノ分子集積体からなるデバイスの作製を目指して、本年度は表面での分子膜のデバイス特性およびナノ集積化で以下の成果を得た。これまで用いてきた4個のホスホン酸基をアンカー基としてもつルテニウム錯体を用いて、表面に自己組織化した分子膜の伝導性に関して、1.酸化チタンナノ微粒子上に錯体を固定した微粒子をナノギャップ電極にはさみ錯体を関して電子ホッピング速度を2×10^<-15>m^2s^<-1>であると推定できた。2.微細加工により作製したITO基板上でのルテニウムに核錯体分子を金電極間に挟んで測定した伝導性に関して、金属錯体を介することで20nm以上でも遠距離電子移動が可能となる機構として、"飛び石"(stepping-stone)機構を計算化学者との共同研究で提案した。3.分子膜電極への酸化電位パルス印加に伴うメモリ効果に関して、種々の積層膜系に拡張してその動作原理について検討した。その結果、酸化に伴い錯体膜中に取り込まれるイオンの電荷量が膜を構成する分子長およびその空隙サイズに依存することを明らかにした。4.安定な混合原子価状態をとる2,3,5,6-テトラ(ピリジル)ピラジンを架橋基にもつルテニウム二核錯体を表面固定化し、その積層膜では各層間の相互作用が小さく混合原子価状態が生成できることを示した。また、ナノ集積化に関して、(a)固体表面へのナノ物質の位置を決めた集積化のためにレーザー光を金やITO表面に照射した時にできるマイクロナノバブルを利用して、プルシアンブルーや酸化亜鉛のナノ細線を溶液から基板上に直接作製することに成功した。この手法は、新たなナノ物質の集積化に関して位置と数をプログラミングして固定化できる手法となることから、日経産業新聞〔2012年4月4日付朝刊〕に掲載された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

ボトムアップ法による機能性分子積層膜の作製や位置決めした集積化手法の開発など表面での集積化については順調に成果が出ている。今後、新しいデバイス機能の創成のために、今後なお一層の創意が必要だと感じている。

Strategy for Future Research Activity

本年度領域内での名古屋大学との共同研究によりデバイス評価に大きな進展があったことから今後さらに基板の工夫や測定分子の工夫により、新しいデバイス構築にチャレンジしていく。

  • Research Products

    (29 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (20 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Long-RangeElectron Transport of Ruthenium-Centered Multilayer Films via a Stepping-Stone Mechanism2012

    • Author(s)
      K.Terada, H.Nakamura, K.Kanaizuka, M.Haga, Y.Asai, T.Ishida
    • Journal Title

      ACS Nano

      Volume: 6 Pages: 1988-1999

    • DOI

      10.1021/nn3001 26m

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication and Placement of a Ring Structure of Nanoparticles by a Laser induced micro-nanobubble on a Gold Surface2012

    • Author(s)
      S.Fujii, K.Kanaizuka, S.Toyabe, K.Kobayashi, E.Muneyuki, Masa-aki Haga
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 27 Pages: 8605-8610

    • DOI

      10.1021/la201616s

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Luminescent Ir(III) complexes containing benzothiazole-based tridentate ligands : synthesis, characterization, and application to organic light-emitting diodes2012

    • Author(s)
      J.Kuwabara, T.Namekawa, M.Haga, T.Kanbara
    • Journal Title

      Dalton Trans.

      Volume: 41 Pages: 44-46

    • DOI

      10.1039/C1DT11560J

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Memory Effects in Molecular Films of Free-Standing Rod-Shaped Ruthenium Complexes on an Electrode2011

    • Author(s)
      K.Terada, K.Kanaizuka, V.M.Iyer, M.Sannodo, S.Saito, K.Kobayashi, M.Haga
    • Journal Title

      Angew.Chem.Int.Ed.

      Volume: 50 Pages: 6287-6291

    • DOI

      10.1002/anie.201100142

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Proton-Induced Tuning of Metal-Metal Communication in Rack-Type Dinuclear Ru Complexes Containing Benzimidazolyl Moieties2011

    • Author(s)
      K.Kobayashi, M.Ishikubo, K.Kanaizuka, K.Kosuge, S.Masaoka, K.Sakai, K.Nozaki, M.Haga
    • Journal Title

      Chem.Eur.J.

      Volume: 17 Pages: 6954-6963

    • DOI

      10.1002/chem.201100074

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tuning of Redox Potentials by Introducing a Cyclometalated Bond to Bis-tridentate Ruthenium(II) Complexes Bearing Bis(N-methylbenzimidazolyl)-benzeneor-pyridineLigands2011

    • Author(s)
      W Yang, Y.Zhong, S.Yoshikawa, J.Shao, S.Masaoka, K.Sakai, J.Yao, M.Haga
    • Journal Title

      Inorg.Chem.

      Volume: 51 Pages: 890-899

    • DOI

      10.1021/ic2016885

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Electron Hopping Rate Measuremnets in ITO Junctions : Charge Diffusion in a Layer-by-Layer Deposited Ruthenium(II)-Bis(benzimidazolyl)-pyridine-Phosphonate-TiO_2 Film2011

    • Author(s)
      C.Y.Cummines, J.D.Wadhawan, T.Nakabayashi, M.Haga, L.Rassaei, S.E.C.Dale, S.Bending, M.Pumera, S.C.Parker
    • Journal Title

      J.Eelectronanal.Chem.

      Volume: 657 Pages: 196-201

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2011.04.010

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 逐次錯形成による剛直な多核金属錯体分子膜の作製とイオン・分子透過性2012

    • Author(s)
      鈴木孝司、芳賀正明
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      日吉(神奈川)
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] レドックス活性な構造体構築に向けた2,6-ビス(ベンズイミダゾリル)-ピリジン誘導体を配位子とする新規ルテニウム錯体の合成2012

    • Author(s)
      篠宮拓也・芳賀正明
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      日吉(神奈川)
    • Year and Date
      2012-03-27
  • [Presentation] 配位プログラミングしたボトムアップ法による分子デバイス構築2012

    • Author(s)
      芳賀正明
    • Organizer
      日本化学会第92春季年会
    • Place of Presentation
      日吉(神奈川)(招待講演)
    • Year and Date
      2012-03-25
  • [Presentation] 交互積層化による直線型RuFeRu三核錯体膜の作製と電気化学特性2011

    • Author(s)
      鈴木孝司、芳賀正明
    • Organizer
      第57回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • Place of Presentation
      沖縄
    • Year and Date
      20111201-20111203
  • [Presentation] 交互積層化による直線型RuFeRu三核錯体膜の作製とそのメモリ機能2011

    • Author(s)
      鈴木孝司、黒岩和希、寺田恵一、金井塚勝彦、石田敬雄、芳賀正明
    • Organizer
      錯体化学会第61回討論会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      20110917-20110919
  • [Presentation] 金属-金属間相互作用を持つ新規Ru/Os二核錯体の表面積層化と電気化学挙動2011

    • Author(s)
      中林拓也、金井塚勝彦、芳賀正明
    • Organizer
      錯体化学会第61回討論会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      20110917-20110919
  • [Presentation] 側鎖にピリジン基を持つ2,6-ビス(ベンズイミダゾリル)ピリジン誘導体を配位子とした新規Ru錯体の合成とその酸化還元挙動2011

    • Author(s)
      篠宮拓也、平川翔太、林侑香、竹澤佑太、芳賀正明
    • Organizer
      錯体化学会第61回討論会
    • Place of Presentation
      岡山
    • Year and Date
      20110917-20110919
  • [Presentation] Development of Surface Coordination Chemistry toward Molecular Devices2011

    • Author(s)
      M.Haga
    • Organizer
      1st Chemistry Workshop between National Central University and Chuo University
    • Place of Presentation
      Jhongli City, Taiwan(招待講演)
    • Year and Date
      2011-12-17
  • [Presentation] 強い金属間相互作用を持つ新規Ru/Os二核錯体の表面積層化と電気化学特性2011

    • Author(s)
      中林拓也、金井塚勝彦、芳賀正明
    • Organizer
      第57回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
    • Place of Presentation
      那覇(沖縄)
    • Year and Date
      2011-12-02
  • [Presentation] Manipulation and Assembly of DNA and Nanoparticles Using a Micronano Bubble Generated by Laser Irradiation2011

    • Author(s)
      M.Haga
    • Organizer
      8th Korea-Japan Symposium on Frontier Photosciences-2011
    • Place of Presentation
      Seoul (Korea)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-30
  • [Presentation] Memory Effects in Rod-Shaped Ruthenium Complexes Bearing Tetrapod Phosphonate Anchors on an ITO Electrode toward Molecular Devices2011

    • Author(s)
      M.Haga
    • Organizer
      3rd ACCC
    • Place of Presentation
      New Delhi (India)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-19
  • [Presentation] Chemical Functions in Molecular Films of Free-Standing Rod-Shaped Ru Complexes Fabricated by Coordination Programming on a Surface2011

    • Author(s)
      M.Haga
    • Organizer
      14th IUPAC International Symposium on MacroMolecular Complexes MMC-14
    • Place of Presentation
      Helsinki (Finland)
    • Year and Date
      2011-08-16
  • [Presentation] Electrochemical Properties in Multilayer Films of Ru/Os Dinuclear Complexes Having a Strong Metal-Metal Interaction on a Surface2011

    • Author(s)
      T.Nakabayashi, M.Haga
    • Organizer
      14th IUPAC International Symposium on MacroMolecular Complexes MMC-14
    • Place of Presentation
      Helsinki (Finland)
    • Year and Date
      2011-08-15
  • [Presentation] 金属錯体の表面での配列制御と光機能-光・電子・プロトンを操る-2011

    • Author(s)
      芳賀正明
    • Organizer
      第23回配位光化合物の光化学討論会
    • Place of Presentation
      信州上田(長野)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-08-05
  • [Presentation] レドックス活性分子の配位プログラミングによる機能性デバイスの構築2011

    • Author(s)
      芳賀正明
    • Organizer
      国際高等研究所研究プロジェクト「単分子エレクトロニクスの現状認識と近未来実現へ向けての中核体制構築」2011年度第1回研究会
    • Place of Presentation
      木津川市(京都)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-22
  • [Presentation] Photoelectrochemical Properties of Dinuclear Ruthenium Complexes Containing Both Photosensitizer and Oxidation Catalytic Site Immobilized on TiO2 Electrode2011

    • Author(s)
      M.Haga, S.Masuno, K.Kobayashi, K.Kanaizuka
    • Organizer
      19th International Symposium on the Photophysics and Photochmeistry of Coordination Chemistry (19th ISPPCC)
    • Place of Presentation
      Strasbourg, (France)
    • Year and Date
      2011-07-04
  • [Presentation] Synthesis and pH-Dependent Luminescence of Dinuclear Ir Cyclometallated Complexes Bridged by 3,3',5,5'-Tetra (benzimidazoyl) diphenyl2011

    • Author(s)
      S Yoshikawa, K Kanaizuka, M.Haga
    • Organizer
      19th International Symposium on the Photophysics and Photochmeistry of Coordination Chemistry
    • Place of Presentation
      Strasbourg, France
    • Year and Date
      2011-07-04
  • [Presentation] Fabrication and Functions of Surface Nanomaterials by Coordination Programming based on Redox-active Complexes2011

    • Author(s)
      M.Haga
    • Organizer
      France-Japan Coordination Chemistry Symposium
    • Place of Presentation
      Rennes (France)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-06-29
  • [Presentation] Electrochemistry of Multilayered Redox-active Complexes Toward Functional Molecular Devices2011

    • Author(s)
      M.Haga, T.Nakabayashi, K.Kanaizuka
    • Organizer
      Sikata Discussion 2011
    • Place of Presentation
      淡路
    • Year and Date
      2011-05-27
  • [Presentation] Surface coordination chemistry based on redox-active complexes toward molecular devices2011

    • Author(s)
      M.Haga
    • Organizer
      Chinese Academy of Science
    • Place of Presentation
      Beijing (China)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-04-15
  • [Book] 新しい局面を迎えた界面の分子科学2011

    • Author(s)
      芳賀正明(分担執筆)
    • Total Pages
      78-86(199頁)
    • Publisher
      化学同人
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.chem.chuo-u.ac.jp/~iimc/projects/index.html

URL: 

Published: 2013-06-26  

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