2021 Fiscal Year Annual Research Report
Fabrication of a hybrid of polysilane-ferromagnetic metal for normally-off computing
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19K05638
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
松浦 幸仁 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (00416322)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ポリシラン / メタクリル / 共重合体 / スピン伝導 / 非平衡グリーン関数法 / ランダウアモデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画では、ポリシランのメモリーデバイスへの応用を目指して、ポリメチルフェニルシランとメタクリルモノマーとの共重合体の合成に関する研究開発を行った。
単一分子の電気伝導の測定ではフラーレンなどのπ共役系分子において、数10％の磁気抵抗（MR）比を持つことが実験的に確認されている。ケイ素原子が直鎖状に連結して形成されたポリシランはπ共役系分子同様に主鎖内に非局在化した電子が存在する。
本計画ではTMR素子に応用できる化学構造を持つポリシラン‐メタクリル共重合体の合成し、この材料のTMR素子への応用の可能性を検討することを目的とした。その合成法としては、我々が開発した方法である、ポリシラン自体を光重合開始剤に用いてポリシラン‐メタクリル共重合体を合成する方法を用いた。この共重合体のメタクリル部分に、グリシジル基、スルフィド基、さらにはピレンを導入することで、ポリシラン共重合体と基板とも密着性の向上、ポリシランの耐久性の向上、さらにはポリシラン‐メタクリル共重合体の化学構造の解明を行った。
さらに、密度汎関数（DFT)近似の枠内で非平衡グリーン関数法（NEGF)を適用してランダウアモデルを構築して、ポリシランーメタクリル共重合体やその他の有機分子のスピン伝導の量子化学計算を行った。その結果を用いて、スピン伝導における金属基板と分子を接続する官能基の化学構造や分子内の共役系の構造などの影響を考察した。さらには、共役系以外の分子構造について、特に天然に存在するペプチド構造についても分子設計を行い、ポリシランとのハイブリッドを形成することで有効なスピン伝導が誘起されないかという課題にも取り組んだ。
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