2015 Fiscal Year Research-status Report
動的自己活性化1次元分子集合体ナノマテリアルの開発と機能特性評価
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26410084
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
帯刀 陽子 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (30435763)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡田 修司 山形大学, 理工学研究科, 教授 (30250848)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ナノコイル / 分子エレクトロニクス / 分子性導体 / 分子集合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、ナノテクノロジー・材料分野は、最重要な研究推進分野と位置づけられている。特異な機能を発現する原子・分子操作および構造の階層化は、ナノテクノロジーにおけるボトムアップアプローチとして有用であることから、分子エレクトロニクスデバイスの開発を可能にする。
本提案では、集合状態で導電性を有する有機導体を用いた分子性電磁ナノコイルの開発を目指した。申請者がこれまでの研究で得た「高導電性分子の設計・合成法」、「1次元ナノ組織体作製法」及び「ナノ物性評価法」を発展させることで、動的自己活性化分子性電磁ナノコイルの創製に挑戦した。申請者の「分子設計・有機合成を基盤とした配向性を有する導電性ナノワイヤの研究」は既に一定の成果をあげており( J. Phys. Chem. C, 2007, 111, 18871)、電荷移動錯体からなる分子集合体を再現性良く作製することに成功している。
本研究では、集合状態で高導電性を発現する分子性導体を用い、導電性ナノコイルの開発を行った、更に、得られた1次元組織体の磁気・電気物性を解明し新規機能性材料の開拓を目指した。具体的には、高導電性分子の設計・界面制御法を発展させ動的自己活性化分子性電磁ナノコイルの創製に挑戦した。
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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
平成27年度は分子性ナノコイルの物性評価を行う予定となっていた。実際には、バルク状態でのナノコイルの電気伝導度を測定した後、導電性AFMを用いて、分子性ナノコイルの電気物性評価を行なった。微小電極基板上にナノコイルを作製し電気物性評価を行った後、導電性AFMを用いて測定した。電気伝導度は2端子法を用いて行い、温度を変化させながら極低温まで測定し(～300 mK)、温度依存性から導電挙動の機序を探った。分子性ナノコイル1本の電気物性評価には、導電性AFMを用いた。AFM測定により構造を明確にしたナノコイルに導電性のAFM探針を接触させ、電気伝導度の測定を行った。基板表面の吸着水の影響を防ぐために、真空下での測定についての検討を行い、室温から液体窒素までの領域で測定を試みた。螺旋構造の始点には金電極を蒸着し、終点部分に探針を接触させ、電気伝導度を測定した。
しかしながら、バルク状態での電気物性評価には成功したが、導電性AFMを用いた測定には技術を要することからスムーズに進んでいない。接触抵抗が大きいため、物質の有する本当の電気伝導度の見極めが難しく、現在も測定法も含めて検討中であるため、「おおむね順調に進行している」と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
接触抵抗を正確に見積もるために、AFMの探針を入れ込む圧力を変化させながらナノコイル1本の電気伝導度を測定する。バルクの電気伝導度と比較することで、最適な探針圧力を決定することができると考える。また、測定機器の改良により、効率的に物性調査が行えるようにする。
更なる発展として、分子性ナノコイルの磁気特性をMicro -SQUIDを用いて測定する。初めに、螺旋構造を有する組織体の磁化率を、バルクの状態で測定する。次に、Micro -SQUID素子の「微小電流も精密に測定できる」という特性を利用して、素子上にナノコイルを作製する。電流を印加することで発生する磁場を検知し、電磁コイル機能の有無を確認する。分子性ナノコイルの累積は、Micro-SQUID素子上にキャストすることで行う。他方からのアプローチとして、インピーダンス測定からも分子性コイルとしての性能を追求する。
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| Causes of Carryover |
27年度では、ナノコイルのバルク状態での電気伝導度測定と、ナノコイル1本の電気物性評価を予定していた。ナノコイルのバルク状態での電気伝導度測定は成功したが、ナノコイル1本の物性評価は正確なデータが得られなかったため、基板、電極、試料などの条件を決定することができなかった。そのため、これら物品の支出が次年度へと移行した。また、以上の理由から、ナノコイルの微小電流を測定する装置に関しても未購入であるため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度は、申請時から予定していた試薬の購入は計画通りに行う。昨年度の未使用額は、電気物性評価と磁化率測定に必要な基板、電極、試料の購入に充てる。また、電気物性評価装置についても購入する予定である。
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