2014 Fiscal Year Annual Research Report
被覆型分子素子を鍵とするケミカルナノデバイスの作製
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26288090
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
寺尾 潤 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00322173)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 機能性分子ワイヤ / 被覆型分子ワイヤ / 導電性共役ポリマー / 含遷移金属ポリマー / メタロワイヤ / 電荷移動度 / ポリロタキサン / 燐光発光特性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テトラチアフルバレン，アゾベンゼンまたはポルフィリン部位を含むポリマーについてはそれぞれ酸化還元，紫外可視光照射，金属イオンの導入など外部刺激に対する物性変化を評価した。銅触媒存在下，両端にアルキニル基を有する被覆型π共役モノマーと白金ジクロロビスホスフィン錯体との共重合により，安定な白金-アルキニル結合を有する分子ワイヤの合成に成功した。固体状態における発光スペクトルを測定したところ，600 nm付近に燐光に帰属される発光が観測された。一方，対応する非包接型ポリマーでは発光が確認できなかったことから，白金錯体近傍の被覆効果が顕著に影響することが示唆された。各種物性測定の結果，被覆型分子ワイヤの固体中における量子収率・発光波長は希薄溶液中の値と同程度であり，相互作用に起因するシフトは確認されなかった。すなわち，被覆型分子ワイヤはその完全な被覆によって，固体状態であっても独立した単分子として，希薄溶液中のように燐光発光したことを示している。さらに，両端に配位結合部位を導入した被覆モノマーを用いて，ルテニウム・ピリジル型の分子ワイヤを合成し，その固体物性を明らかとした。分子ワイヤの伝導度の時間減衰から，キャリアであるカチオンラジカルは1ミリ秒にも及ぶ長い寿命を有することが分かった。また，本ポリマーは一酸化炭素雰囲気下において，解重合反応が進行し，ポリマーからモノマーへの変換が可能である。さらに，光照射を行うことにより，ポリマーが再生することを明かとした。この自己修復機能およびポリマー・モノマー変換特性は，分子配線効率の向上や一酸化炭素ガスセンサーとしての応用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
被覆共役モノマーと機能性分子との共重合反応により汎用性の高い被覆型機能性共役分子ワイヤの合成法の開発に成功すると共に、本法を応用し、固体中において燐光発光特性を示す被覆型白金アセチリドポリマーの合成に成功した。また、被覆型共役分子を無機固体材料表面上に単分子性を保持した状態で高密度に導入することに成功した。この様に、当初の研究計画を着実に遂行し成果をあげており、最終目標としているナノ分子デバイス作製は大いに期待出来る。また、被覆型機能性分子ワイヤの燐光発光特性、自己修復機能、ｐHセンシング能等、数々の新しい知見も創出しており、研究開始時と比べ期待以上の研究の進展があった。
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| Strategy for Future Research Activity |
合成した被覆型機能性分子を用いて重合反応による分子配線を検討する。まず，nmスケールのギャップを有する電極は電子線描画法により作製する。ビルドアップ型分子配線法の検討として，合成した被覆型接着共役分子の入った溶液にナノ電極を浸漬させ，Au-S結合の形成によりナノ電極上に化学反応点を導入する。次に，修飾電極を被覆共役モノマーの入った溶液に交互に浸漬させ，逐次的に鈴木－宮浦反応を行い単分子結線の検討を行う。何れのモノマーも有機溶媒に可溶なため，種々の配位子を有する触媒および溶媒を用いてクロスカップリング反応条件の最適化を行う。
分子配線の確認後は，フォトクロミック分子であるジアリールエテン，金属イオン取り込み能を有するポルフィリン，酸化還元能を有するテトラチオフルバレン，有機強磁性体などの機能性分子を導入し，光，金属イオン補足，酸化還元，磁性などの外部刺激により導電性が変化するケミカルナノデバイスの作製を行う。
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| Causes of Carryover |
研究計画が変更したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額は当初の計画通り、プローバー及び電流測定装置費用に充てる予定である。
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