2012 Fiscal Year Annual Research Report
Precise Design and Control of Hierarchical Nanointerface Consisting of Molecular Building Blocks
| Project Area | Coordination Programming - Science of Molecular Superstructures for Chemical Devices |
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| Project/Area Number |
21108005
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
吉本 惣一郎 熊本大学, 大学院先導機構, 准教授 (30323067)
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| Project Period (FY) |
2009-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / 走査型プローブ顕微鏡 / 超薄膜 / ナノクラスター / 超分子 / 分子スイッチ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２４年度は安定な金属配位結合を形成する２次元プラットフォームをボトムアップ的に作製するため，多環系芳香族炭化水素の単分子膜の利用を検討した。すでにオバレン分子の単分子膜は過塩素酸溶液中で電気化学的な電位印加により構造変化することを見い出しており，その構造変化により生み出される隙間を利用してホストゲスト的に種々の末端官能基を有するチオール分子の選択的吸着を進めた。その結果，２－ピラジンチオールの選択的吸着を見出した。さらにターピリジン基を有するチオールについても同様の展開を進めているが，この系はまだ最適条件が詰められていない。さらにオバレンよりも分子量の大きいジコロニレンをビルディングブロックとした高配向単分子膜の作製へも展開した。しかし今までのところ，高配向ジコロニレン単分子膜の作製条件を見出すに至っていない。有機溶媒への溶解度が極めて低いことがひとつの要因と考えられる。一方，これらの多環系芳香族炭化水素分子の単分子膜をテンプレートとして白金や金のハロゲン化錯体の電析を試みた。分子のサイズに依存して，電析するクラスターサイズが決定されることを見出した。このように，多環系芳香族炭化水素単分子膜の界面選択性が明らかとなりつつあり，次年度界面プログラミング的に展開する上で必要な諸現象を理解できた。
一方，領域内共同研究の一環として進めているセリウムなどの希土類イオンが配位したダブルデッカーの孤立した単分子膜作製を推進した。中性水溶液中をはじめ広い電位窓を有するイオン液体電気化学界面での酸化還元制御を試みたが，イオン液体中では単分子膜の溶出の可能性が指摘された。またディスクリートなルテニウム錯体についても，界面でのスイッチング，化学素子への可能性を探るべく２次元表面での組織化に取り組んでいるが，基板との相互作用の制御が高配向組織化に重要であることが明らかになってきた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
・オバレン単分子膜の電気化学的な相転移を利用したチオール分子の孤立化膜の作製は，２－ピラジンチオールを利用した場合，分子内のイオウ原子と窒素原子の２点での吸着を示唆する２つのスポットがオバレン分子が作る三角形状のスペースにトラップされていることを電気化学STMで突き止めた。しかし，今までのところ，より大きい官能基であるターピリジンチオールの系に関しては，その様子がつかめていない。その実験の期間中に，電気化学STM装置の一部が不良になり，実験が中断している。現在，部品交換など修理中である。
・ダブルデッカーポルフィリン単分子膜のセリウムイオンのレドックス制御に対し，イオン液体の広い電位窓の利用によりその電気化学的な制御の可能性が期待されたが，意外にもイオン液体中ではダブルデッカー単分子膜がイオン液体中に溶出することが示唆された。このため，イオン液体の組み合わせ等，いくつかの探索が必要であるという結論に至った。
・ルテニウム錯体の系は，基板との相互作用の制御が重要であることが判明してきたが，高配向な分子膜作製に関しては，錯体分子の官能基等，分子間の相互作用も考慮したデザインが必要であると考えられる。共同研究者と分子デザインについて，議論中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
・最終年度は，多環系芳香族炭化水素単分子膜を利用した単分子孤立化やその２次元組織化膜上での白金や金錯体の電析による精密クラスター制御の条件精査，またそのバラエティ拡張に実験系を絞り，界面プログラミングに繋がる階層構造形成を達成する。
・共同研究に関する系は，分子の再設計・合成が伴うため期間内での目的達成は難しいかもしれないが，配位プログラミングの概念を取り入れた界面組織化に繋げるべく，諸条件の探索に努めていく。
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Research Products
(18 results)
