Fabrication of mixed-valance molecular devices based on switching charge configurations

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 18K04890
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: University of Hyogo
• Principal Investigator: Keishiro Tahara 兵庫県立大学, 物質理学研究科, 助教 (50622297)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 混合原子価 / 分子デバイス / レドックス活性 / 外部刺激応答性 / 原子価間電荷移動

Outline of Final Research Achievements

In this study, we have developed new molecular mixed-valence compounds that can respond to external stimuli toward fabrication of molecular devices. We have explored synthetical methods for introducing external charges in close proximity to mixed-valence molecules such as dimers of triarylamine and ferrocene and triarylamine. A bulky boron-substituent was covalently introduced into ferrocene and triarylamine dimers, generating new mixed-valence states accompanied with charge separation and zwitterionization, respectively. It was found that positive charge distributions were biased in the dimer through electrostatic abstraction with negatively charged guest anions in the ground state and through reconstructing electronic structures in the excited state.

Free Research Field

金属錯体化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

コンピューティングを省エネルギー化する革新的デバイスとして、量子セルオートマトンが提案されており、分子性の混合原子価化合物が候補として注目されている。混合原子価分子の電荷分布の制御に関する知見とセルオートマトン動作との関連性を明らかにした点で、学術的／社会的意義が大きいと考えられる。当初、分子デバイスは、既存のエレクトロニクスの延長線上の最小デバイスとして考案されていたが、本研究成果は、それだけに留まらず、新しい仕組みのデバイス創成のための基礎学理の確立に貢献すると考えられる。