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π共役金属錯体二次元ナノシート半導体の界面創製と構造-物性相間

研究課題

研究課題/領域番号 12J10449
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

神戸 徹也  東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードナノシート / メタラジチオレン / 酸化還元特性 / 導電性 / 界面合成 / ジチオレン / 共役系 / レドックス
研究概要

本研究の目的は、金属イオンと配位子とを組み上げることにより共役系金属錯体ナノシートを構築し、ボトムアップ構築及び構成要素の物性を利用することにより、ナノシートの特性を精密に制御する達成することにある。
昨年度までの研究において、構成要素としてNi(II)とベンゼンヘキサチオール(BHT)を用いた、ニッケルビスジチオレンナノシートの構築を達成している(J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2462.)。
本年度において、ビスジチオレン錯体部位の酸化還元特性を解明し、制御することで、ナノシートの電子状態の制御を達成した。多層のニッケラジチオレンナノシート(micro-1)に対し、TCNQアニオンラジカルによる還元、とアミニウムラジカルによる酸化を行い、還元体(reduced-1)と酸化体(oxidiZed-1)を合成した。XPSの硫黄のスペクトルを解析することで、redueed-1とoxidized-1はそれぞれ全てのビスジチオレン部位が-1価および0価のナノシートであることが分かった。
この酸化還元特性を利用し、ナノシートの二次元的な電子特性の制御を行った。四端子を用いたvan derPawu法に利用することで、それぞれの価数における電気伝導性を測定した。その結果、0価のナノシートにおいて38Scm^<-1>という極めて高い値を示した。さらにこの電気伝導性は酸化状態により5000倍以上変化できることが分かった。こうしたスイッチング特性を有するボトムアップ型ナノシートはこれまでに例がなく、電子デバイスへの応用が可能な初の例である(日本結晶学会2013, 55, 323. 他)。
また、この極めて高い電気伝導性を示したoxidized-1の電子状態の解明を、理論計算および光電子分光測定から行った。その結果、oxidized-1は金属的な電子状態を有することが判明し、これが高い電気伝導性の要因であると推察している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究の目的である物質である金属錯体による共役系ナノシートの構築を達成し、その機能性の発現に成功した。これらの成果は既に論文(J. Am, Chem. Soc. 2013, 135, 2462., 日本結晶学会2013, 55, 323.)として報告し、国内外での発表も多数こなしている。これだけでなく、さらに分子軌道計算や光電子分光による金属錯体ナノシートの電子状態についても検討し、金属的な電子状態や、トポロジカル絶縁体としての特異な量子物性についても研究を展開していることから、当初の計画以上に進展しているとみなせる。

今後の研究の推進方策

今後の重要な課題として、金属錯体ナノシートにおける量子物性の発現が挙げられる。本研究課題で対象となっているメタラジチオレンナノシートは、有機金属として史上初の2Dトポロジカル絶縁体であることが理論計算から示され、その実験的な証明が強く期待されている。そのため単層のナノシートの角度分解光電子分光スペクトルおよびSTSマッピングによるエッジ状態の観察が求められる。また、この特性はπ共役ヘキサゴナル骨格と金属錯体によるスピン軌道相互作用により発現されることから、配位子と金属の種類を変更は量子物性の制御に有効な手段であると考えている。

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (21件) (うち招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Fabrication of Dense and Multi-layered Films of The Nickel Bis (dithiolene) Nanosheet By Means of The Langmuir-Schafer Method2014

    • 著者名/発表者名
      K. Hoshiko, Tetsuya Kambe, R. Sakamoto, K. Takada, and H. Nishihara
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 43 号: 2 ページ: 252-253

    • DOI

      10.1246/cl.130882

    • NAID

      130004867969

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] π共役金属ジチオレン錯体の新次元展開2013

    • 著者名/発表者名
      草本哲郎、神戸徹也、西原寛
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 55 号: 6 ページ: 323-330

    • DOI

      10.5940/jcrsj.55.323

    • NAID

      130003386009

    • ISSN
      0369-4585, 1884-5576
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] π-Conjugated Trinuclear Group-9 Metalladithiolenes with a Triphenylene Backbone2013

    • 著者名/発表者名
      R. Sakamoto, Tetsuya Kambe, S. Tsukada, K. Takada, K. Hoshiko, Y. Kitagawa, M. Okumura, H. Nishihara
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

      巻: 52 号: 13 ページ: 7411-7416

    • DOI

      10.1021/ic400110z

    • 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] π-Conjugated Nickel Bis (dithiolene) Complex Nanosheet2013

    • 著者名/発表者名
      T. Kambe, R. Sakamoto, K. Hoshiko, K.Takada, M.Miyachi, J.-H. Ryu, S. Sasaki, J. Kim, K. Nakazato, M. Takada, and H. Nishihara
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135 号: 7 ページ: 2462-2465

    • DOI

      10.1021/ja312380b

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] π-Conjugated Trinuclear Group-9 Metalladithiolenes with a Triphenylene Backbone2013

    • 著者名/発表者名
      R. Sakamoto, T. Kambe, S. Tsukada, K. Takada, K. Hoshiko, Y. Kitagawa, M. Okumura, H. Nishihara
    • 雑誌名

      Inorg. Chem.

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ir_3Co_6 and Co_3Fe_3 Dithiolene Cluster Complexes : Multiple Metal-metal Bond Formation and Correlation between Structure and Internuclear Electronic Communication2012

    • 著者名/発表者名
      Tsukada, S.; Shibata, Y.; Sakamoto, R.; Kambe, T.; Ozeki, T.; Nishihara, H.
    • 雑誌名

      Inorganic Chemistry

      巻: 51 号: 3 ページ: 1228-1230

    • DOI

      10.1021/ic202548g

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis and Properties of Water-soluble Fluorescent 2-Borylazobenzenes Bearing Ionic Functional Group2012

    • 著者名/発表者名
      H. Itoi. T. Kambe, N. Kano, and T. Kawashima
    • 雑誌名

      Inorg. Chim. Acta.

      巻: 381 ページ: 117-123

    • DOI

      10.1016/j.ica.2011.07.053

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2'-Diborylazobenzenes with Double N-B Coordination: Control of Fluorescent Properties by Substituents and Redox Reactions2012

    • 著者名/発表者名
      N. Kano, A. Furuta, T. Kambe, J. Yoshino, Y. Shibata, T.Kawashima, N. Mizorigi, S. Nagase
    • 雑誌名

      Eur. J. Inorg. Chem.

      巻: 2012 号: 10 ページ: 1584-1587

    • DOI

      10.1002/ejic.201200069

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] π共役金属錯体ナノシートの酸化還元特性と電子物性2014

    • 著者名/発表者名
      神戸 徹也, 星子 健, 草本 哲郎, 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(名古屋)
    • 年月日
      2014-03-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 界面を利用したビス(ジピリナト)金属錯体ナノシートの創製2013

    • 著者名/発表者名
      星子 健, 坂本 良太, 神戸 徹也, 西原 寛
    • 学会等名
      錯体化学会第63回討論会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄)
    • 年月日
      2013-11-03
    • 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(沖縄)
    • 年月日
      2013-11-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ビステルピリジン金属錯体ナノシートの合成とエレクトロクロミズム2013

    • 著者名/発表者名
      高田 健司, 片桐 俊介, Yi Shi Ting, 神戸 徹也, 坂本 良太, 西原 寛
    • 学会等名
      錯体化学会第63回討論会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄)
    • 年月日
      2013-11-03
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 界面合成法によるジチオレン-一次元配位高分子の合成とその特性2013

    • 著者名/発表者名
      松岡 亮太, 坂本 良太, 神戸 徹也, 高田 健司, 草本 哲郎, 西原 寛
    • 学会等名
      錯体化学会第63回討論会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄)
    • 年月日
      2013-11-02
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 二相界面を用いたπ共役金属錯体ナノシートの創製2013

    • 著者名/発表者名
      神戸 徹也, 坂本 良太, 西原 寛
    • 学会等名
      錯体化学会第63回討論会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄)
    • 年月日
      2013-11-02
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Interfacial Synthesis of Redox-active and Conducting Metal Complex Nanosheets2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Nishihara, Ryota Sakamoto, Tetsuya Kambe, Kenji Takada, Ken Hoshiko, Ryota Sakamoto
    • 学会等名
      64th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Santiago de Quertaro, Mexico
    • 年月日
      2013-09-11
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] π-Conjugated Nickel Bisdithiolene Complex Nanosheet2013

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Kambe, Ryota Sakamoto, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      MMC-15 15th IUPAC lnternational Symposium on Macromolecular Complexes
    • 発表場所
      Greenville, United States
    • 年月日
      2013-08-15
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 金属錯体で広がるナノマテリアルの世界2013

    • 著者名/発表者名
      神戸 徹也
    • 学会等名
      東京大学理学部オープンキャンパス2013
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2013-08-08
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Fabrication of π-Conjugated Nickel Bis (dithiolene) Complex Nanosheet2013

    • 著者名/発表者名
      Ken Hoshiko, Tetsuya Kambe, Ryota Sakamoto, Kenji Takada, Hiroshi Nishihara
    • 学会等名
      15th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
    • 発表場所
      Taipei, Taiwan
    • 年月日
      2013-06-30
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] π共役を駆使した多核系メタラジチオレンナノ構造体の創製2013

    • 著者名/発表者名
      神戸 徹也
    • 学会等名
      錯体化学若手の会 春の勉強会
    • 発表場所
      立教大学(東京)
    • 年月日
      2013-06-15
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 一次元メタラジチオレン高分子薄膜の合成と構造及び物性2013

    • 著者名/発表者名
      松岡 亮太・神戸 徹也・坂本 良太・西原 寛
    • 学会等名
      日本化学会第93回春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀)
    • 年月日
      2013-03-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] ビステルピリジン錯体シート状化合物の二相界面合成2013

    • 著者名/発表者名
      高田健司・Yi Shi-Ting・片桐俊介・神戸徹也・坂本 良太・西原 寛
    • 学会等名
      日本化学会第93回春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀)
    • 年月日
      2013-03-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] π-Conjugated Nickel Bisdithiiolene Complex Nanosheet2013

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Kambe
    • 学会等名
      18th ZESTY NETWORK Seminar
    • 発表場所
      東京大学(東京)
    • 年月日
      2013-01-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] pi-Conjugated Metalladithiolene Couplex Nanosheets2012

    • 著者名/発表者名
      K. Takada, T. Kambe, K. Hoshiko, R. Sakaioto, H. Nishihara
    • 学会等名
      Japanese-German Symposium on Coordination Programming2012年10月25日'
    • 発表場所
      Munster (German)
    • 年月日
      2012-10-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of Multinuclear Metalladithiolene and Control of their Internuclear Electronic Communication2012

    • 著者名/発表者名
      S. Tsukada, Y. Shibata, T. Kambe, R. Sakamoto, H. Nishihara
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-state Science
    • 発表場所
      Honolulu (United States)
    • 年月日
      2012-10-09
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 二相界面合成法による共役系メタラジチオレンナノシートの合成と物性2012

    • 著者名/発表者名
      神戸 徹也,坂本 良太,西原 寛
    • 学会等名
      錯体化学会第62回討論会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] LB作成装置を用いたメタラジチオレンπ共役ナノシートの合成と集積2012

    • 著者名/発表者名
      星子健,神戸徹也,坂本良太,西原寛
    • 学会等名
      錯体化学会第62回討論会
    • 発表場所
      富山大学(富山)
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 二相界面合成法による共役系メタラジチオレンナノシートの合成と物性2012

    • 著者名/発表者名
      神戸 徹也,坂本 良太,西原 寛
    • 学会等名
      第61回高分子討論会
    • 発表場所
      名古屋工業大学(名古屋)(招待講演)
    • 年月日
      2012-09-19
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Correlation between Structure and Electronic Communication of Metalladithiolenes2012

    • 著者名/発表者名
      S. Tsukada, Y. Shibata, R. Sakamoto, T. Kambe, H. Nishihara
    • 学会等名
      40 International Conference on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      Valencia (Spain)
    • 年月日
      2012-09-12
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Expanding Family of Trinuclear Metalladithiolenes with π-Conjugated System2012

    • 著者名/発表者名
      T. Kambe, S. Tsukada, R. Sakamoto, H. Nishihara
    • 学会等名
      40 International Conference on Coordination Chemistry
    • 発表場所
      Valencia (Spain)
    • 年月日
      2012-09-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [備考]

    • URL

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

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

URL: 

公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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