2019 Fiscal Year Research-status Report
界面構造を制御する多脚配位子を持つ有機金属分子ワイヤーの開発
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18K05139
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 裕也 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (90700154)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 単分子電気伝導度 / 長脚配位子 / 分子ワイヤー / 有機金属 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は伝導度の揺らぎが少なく、安定な分子接合を形成する多脚配位子を有する分子ワイヤーの開発を目的とする。二年度は前年度に合成した1,2-ビス(アリールホスフィノ)エタンを配位子として持つルテニウムアルキニル分子ワイヤーの単分子電気伝導度計測を行った。単分子電気伝導度計測はSTMブレイクジャンクション法を用いて評価した。測定のため、既報のフェニル配位子の他に、新たに合成したビフェニルおよびt-Buビフェニル配位子分子ワイヤーのアセチレン末端を活性化基となる金錯体で修飾した。
これを測定に付したところ、単分子電気伝導度の値はそれぞれほぼ同等であったのに対し、配位子が嵩高くなるにつれその伝導度分布は大きく狭小化することが明らかとなった。二次元ヒストグラムを作成して評価したところ、配位子の嵩高さに対応して接合距離が短くなることが明らかとなった。
配位子の嵩高差に応じて伝導度分布が狭小化する理由を明らかとするために、密度汎関数法ー非平衡グリーン関数法による計算を行った。電極と分子の間の傾きが大きくなるにつれ、伝導度が向上することが明らかとなった。これはアセチレンのp軌道と金電極の軌道の重なりが大きく変化することに由来すると考えている。以上の結果から配位子のかさ高さが大きくなることで、電極と分子が接合角を制御され、安定した伝導度を示す分子ジャンクションが形成されたと考えられる。アセチレンをアンカー部位として持つ分子ワイヤーがしばしば広範な伝導様式を示すことが知られていたが、これが接合角に由来することを始めて明らかとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
独自に設計した配位子を合成紙、狙いの安定な電気伝導度を示す分子ワイヤーの開発に成功したことから順調に研究が進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
接合時の電子状態を解析することを目的として、表面増強ラマン分光による解析を検討している。これら成果をまとめ論文投稿を行う。
また接合状態自体の安定性を向上させることを目的に、電極と弱く相互作用する新たな配位子を設計している。今後は単分子電気伝導度計測や単分子膜上での安定性評価を検討する予定である。
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