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錯体オリゴマーワイヤの単一鎖内電子移動の解析と外部刺激制御

研究課題

研究課題/領域番号 12J08850
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 無機化学
研究機関東京大学

研究代表者

前田 啓明  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2012年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード半導体電極 / 水素終端化シリコン / 電子移動速度定数 / 金属錯体ワイヤ / 逐次的錯形成法 / 半導体 / 自己祖組織化 / 錯体ワイヤ / 逐次的錯形成 / 電子移動 / 金属電極 / 酸化還元
研究実績の概要

前年度に引き続き、水素終端化シリコン電極および金電極上に作製したビス(テルピリジン)鉄錯体ワイヤの電子輸送挙動調査を行った。錯体ワイヤ末端にフェロセンおよびトリアリールアミン部位を含む酸化還元活性配位子を導入し、サイクリックボルタンメトリーにてそれらの酸化還元挙動を観測した。トリアリールアミンが可逆で酸化ピークと還元ピークの電位差が小さい、高速な電子輸送が行われていることを示唆する結果を示したのに対し、フェロセンは1層のワイヤにおいても酸化還元ピーク電位差が大きなボルタモグラムを示し、電子移動速度が遅いことを示唆していた。末端酸化還元活性配位子と鉄錯体のHOMO準位、および電子輸送が行われるときのシリコンのバンド構造からこれらの現象を考察した。フェロセン-電極間の電子輸送が行われる際には、シリコンのバンド構造の歪みにより電子を電極に注入する際に大きなポテンシャル障壁が存在し、それにより電子輸送が阻害されていると考えられる。
また、当研究室で開発したパラジウム触媒により、ビス(テルピリジン)鉄錯体をケイ素-フェニレン架橋を介して固定した場合の鉄錯体-電極間の電子移動速度定数の評価を行った。従来のヒドロシリル化法を用いた場合のケイ素-ビニレン架橋を介した鉄錯体の電子移動速度定数と比較すると、フェニレン架橋の方が大きな速度定数を示していた。π共役系の拡張により、表面固定用配位子由来の分子軌道のエネルギーが上昇し鉄錯体のHOMO準位に近づいたことで、電子移動時に相互作用しやすくなったことが要因であると考えられる。
最後に電気化学インピーダンス法(EIS)による錯体ワイヤを介した末端酸化還元活性種-金電極間の電子移動速度定数解析法の検討を行った。EISより算出した速度定数はクロノアンペロメトリー法から算出した値と合致しており、EIS解析に用いた理論電気回路の妥当性を支持した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (12件) (うち査読あり 12件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (13件) 図書 (1件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Electron Transport Dynamics in Redox-Molecule-Terminated Branched Oligomer Wires on Au(111)2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto, Shunsuke Katagiri, Hiroaki Maeda, Yoshihiko Nishimori, Seiji Miyashita, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 137 号: 2 ページ: 734-741

    • DOI

      10.1021/ja509470w

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] π-Conjugated bis(terpyridine)metal complex molecular wires2015

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto, Wu Kuo-Hui, Ryota Matsuoka, Hiroaki Maeda, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Chem. Soc. Rev.

      巻: in press 号: 21 ページ: 7698-7714

    • DOI

      10.1039/c5cs00081e

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Surface Junction Effects on Interfacial Electron Transfer Between Bis (terpyridine) iron (II) and Hdrogen-Terminated Silicon (111) Electrode2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Maeda, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 20 号: 10 ページ: 2761-2764

    • DOI

      10.1002/chem.201304588

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Equatorenes : Synthesis and Properties of Chiral Naphthalene, Phenanthrene, Chrysene, and Pyrene Possessing Bis (1-adamantyl) Groups at the Peri-Position2013

    • 著者名/発表者名
      Koji Yamamoto, Naohiro Oyamad, Sheng Xia, Yuta Kobayashi, Masahiko Yamaguchi, Hiroaki Maeda, Hiroshi Nishihara, Tadafumi Uchimaru, Eunsang Kwon
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135 号: 44 ページ: 16526-16532

    • DOI

      10.1021/ja407800e

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A bis (terpyridine) iron network polymer on carbon for a potential energy storage material2013

    • 著者名/発表者名
      Kuo-Hui Wu, Hiroaki Maeda, Tetsuya Kambe, Ken Hoshiko, Eunice Jia Han Phua, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Dalton Trans.

      巻: 42 号: 45 ページ: 15877-15880

    • DOI

      10.1039/c3dt51186c

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Orthogonal bis (terpyridine)-Fe (II) metal complex wires on a tripod scaffold : Rapid electron transport2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto, Yuuki Ohirabaru, Ryota Matsuoka, Hiroaki Maeda, Shunsuke Katagiri, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 49 号: 64 ページ: 7108-7110

    • DOI

      10.1039/c3cc42478b

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Metal Complex Oligomer and Polymer Wires on Electrodes : Tactical Constructions and Versatile Functionalities2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroaki Maeda, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Polymer

      巻: 54 号: 17 ページ: 4383-4403

    • DOI

      10.1016/j.polymer.2013.04.019

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Triarylamine-Conjugated Bis (terpyridine)-Fe (II) Complex Wires : Rapid and Long-Range Electron Transport Ability2013

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto, Shunsuke Katagiri, Hiroaki Maeda, Hiroshi Nishihara
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 42 号: 5 ページ: 553-555

    • DOI

      10.1246/cl.130083

    • NAID

      10031167822

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bis (terpyridine) metal coaplezx wires : Excellent long-range electron transfer ability and controllable intrawire redox conduction on silicon electrode2013

    • 著者名/発表者名
      R. Sakamoto, S. Katagiri, H. Maeda, H. Nishihara
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 257 号: 9-10 ページ: 1493-1506

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2012.08.025

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Terminal Redox Site Effect on the Long-Range Electron Conduction of Fe (tpy)_2 Oligomer Wires on Gold Electrode2013

    • 著者名/発表者名
      S. Katagiri. R. Sakamoto, H. Maeda, Y. Nishimori, T. Kurita. H. Nishihara
    • 雑誌名

      Chemistry - A Europen Journal

      巻: (in press) 号: 16 ページ: 5088-5096

    • DOI

      10.1002/chem.201203913

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Electron Transfer Properties of Metal Coaplex Oligomer Wires with an Inherent Potential Gradient on Gold Electrode2012

    • 著者名/発表者名
      T. Nishimori, H Maeda, S. Katagiri, J. Sendo, M Miyachi, R. Sakamoto. T. Yamanoi. H. Nishihara
    • 雑誌名

      Macromolecular Symposia

      巻: 317-318 号: 1 ページ: 276-285

    • DOI

      10.1002/masy.201200016

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A New Method to Generate Arene-Terminated Si (111) & Ge (111) Surfaces via a Palladium-Catalyzed Arylation Reaction2012

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamanoi J. Sendo, I. Kobayashi, H. Maeda, Y. Yabusaki, M. Miyachi, R. Sakamoto, H. Kishihara
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 134 号: 50 ページ: 20433-20439

    • DOI

      10.1021/ja308606t

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Synthesis, Structure and Reactivities of Pentacoordinated Phosphorus-Tetracoordinated Boron Bonded Compounds2015

    • 著者名/発表者名
      Nathan O’Brien, Nizam Havare, Yusuke Shibata, Hiroaki Maeda, Hiroshi Nishihara, Naokazu Kano
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会2015
    • 発表場所
      千葉県 日本大学 船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 微細加工SOI電極上へのPd触媒を用いた有機分子の固定化2014

    • 著者名/発表者名
      小林徹大, 前田啓明, 宮地麻里子, 山野井慶徳, 荒正人, 夛田博一, 西原寛
    • 学会等名
      新学術領域「分子アーキテクトニクス」第4回領域会議
    • 発表場所
      大阪府 大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2014-11-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Pd catalyzed arylation of hydrogen-terminated Ge(111), Si(100) and Si nanowires2014

    • 著者名/発表者名
      Anders Henriksson, Tetsuhiro Kobayashi, Hiroaki Maeda, Mariko Miyachi, Yoshinori, Yamanoi, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      27th International Microprocesses and Nanotechnologyy Conference
    • 発表場所
      福岡県 ヒルトン福岡シーホーク
    • 年月日
      2014-11-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Modification of H-Terminated Silicon(100) Surface by a Palladium-Catalyzed Arylation Reaction2014

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro Kobayashi, Hiroaki Maeda, Yoshinori Yamanoi, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      41th International Conference on coordination chemistry
    • 発表場所
      Singapore, Singapore
    • 年月日
      2014-07-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 水素終端化シリコン電極上における金属錯体ワイヤの構築と電子輸送挙動2014

    • 著者名/発表者名
      前田啓明, 山野井慶徳, 西原寛
    • 学会等名
      新学術領域「分子アーキテクトニクス」第3回領域会議
    • 発表場所
      山形県 天童「滝の湯」コンベンションホール
    • 年月日
      2014-06-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 水素終端化シリコン電極修飾用配位子による電子移動速度への影響2014

    • 著者名/発表者名
      前田啓明, 坂本良太, 西原寛
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学 東山キャンパス (愛知県)
    • 年月日
      2014-03-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] A bis (terpyridine) iron Network Polymer on Carbon for A Potential Energy Storage Material2013

    • 著者名/発表者名
      Kuo-Hui Wu, Hiroaki Maeda, Tetsuya Kambe, Ken Hoshiko, Eunice Jia Han Phua, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      錯体化学会第63回討論会
    • 発表場所
      琉球大学 千原キャンパス (沖縄県)
    • 年月日
      2013-11-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Tetsuhiro Kobayashi, Junya Sendo, Hiroaki Maeda, Yusuke Yabusaki, Mariko Miyachi, Ryota Sakamoto, Yoshinori Yamanoi, Hiroshi Nishihara2013

    • 著者名/発表者名
      Tetsuhiro Kobayashi, Junya Sendo, Hiroaki Maeda, Yusuke Yabusaki, Mariko Miyachi, Ryota Sakamoto, Yoshinori Yamanoi, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      64th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Santiago de Queretaro, Mexico
    • 年月日
      2013-09-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 三脚型アンカー配位子を用いた金電極上に直立するビステルピリジン錯体ワイヤの構築とその電気化学評価2013

    • 著者名/発表者名
      坂本良太,大平原祐樹, 西原寛, 前田啓明, 片桐俊介
    • 学会等名
      電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      仙台, 東北大学, 川内キャンパス
    • 年月日
      2013-03-30
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] トリアリールアミンをレドックスサイトとして有するビステルビリジン金属錯体ワイヤの電子輸送挙動2013

    • 著者名/発表者名
      坂本良太, 前出啓明, 片桐俊介, 西原寛
    • 学会等名
      電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      仙台, 東北大学, 川内キャンパス
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Stepwise Fabrication and Electrochemical Properties of Fe (tpy)_2 Complex Wire on H-terminated Si (111) Surface2012

    • 著者名/発表者名
      H. Maeda, R. Sakamoto, Y. Yamanoi, H. Nishihara
    • 学会等名
      apanese-German Symposium on Coordination Programming
    • 発表場所
      Munster, Germany
    • 年月日
      2012-10-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 水素終端化シリコン電極表面上における錯体ワイヤの逐次的作製と電気化学特性2012

    • 著者名/発表者名
      前田啓明, 坂本良太, 山野井慶徳, 西原寛
    • 学会等名
      錯体化学会第62回討論会
    • 発表場所
      富山・富山大学 五福キャンパス
    • 年月日
      2012-09-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Coordination Programing of Electro-functional Molecular Wires on Silicon Surface2012

    • 著者名/発表者名
      H. Nishihara, H. Maeda, J. Sendo. S. Katagiri R. Sakamoto
    • 学会等名
      63rd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Prague, Czech Republic
    • 年月日
      2012-08-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 錯体化学会選書9「金属錯体の電子移動と電気化学」2013

    • 著者名/発表者名
      (編著)西原寛、市村彰男、田中晃二(共著)伊藤翼、菊池貴、小林克彰、坂本良太、佐々木陽一、谷口功、西山勝彦、芳賀正明、濱口智彦、福住俊一、前田啓明、BrianK. Breedlove、山口正
    • 総ページ数
      252
    • 出版者
      三共出版
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考] 東京大学大学院理学系研究科化学専攻  無機化学研究室(西原研究室)

    • URL

      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/inorg/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/inorg/

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.s.u-tokyo.ac.jp/users/inorg/index.html

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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