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光照射下分子間電子移動プロセスによる有機モット絶縁体の電子相制御

研究課題

研究課題/領域番号 16K05752
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 機能物性化学
研究機関熊本大学

研究代表者

松田 真生  熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (80376649)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2016年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
キーワード有機モット絶縁体 / 光応答性 / フタロシアニン / ポルフィリン / 相転移 / 光照射 / 分子性固体 / 電荷移動錯体 / 有機薄膜素子
研究成果の概要

バンドが半分満たされた物質は金属相の出現が期待されるが、電子間のクーロン反発が大きい強相関電子系ではモット絶縁体と呼ばれる状態になる。モット絶縁体は通常のバンド絶縁体とは異なる電子状態であり電子材料として魅力的な系と言える。本研究では有機モット絶縁体に注目し、有機オプトエレクトロニクスと強相関電子系の新展開を開拓すべく、有機モット絶縁体の光による電子相制御を目指した。特に、有機モット絶縁体薄膜について重点的に研究を実施しすることにより、電流の大きな光応答性を示す系を構築することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、色素・顔料として広く社会で利用されているフタロシアニン錯体からなる有機モット絶縁体を用いた素子を作製することで、光照射により電流値が増大する現象を再現して観察できる系を構築することに成功した。通常の絶縁体・半導体とは異なる電子構造をもつモット絶縁体の新しい機能性の開拓は、基礎学問的視点からはもちろんのこと、産業面からの興味も持たれるものである。本成果が、強相関電子系の物理と化学、有機エレクトロニクスの新しい展開に繋がることが期待される。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2019 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (14件) (うち査読あり 13件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 4件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Intermolecular Interaction of Tetrabenzoporphyrin- and Phthalocyanine-based Charge-transfer Complexes2019

    • 著者名/発表者名
      Miki Nishi, Yuki Hayata, Norihisa Hoshino, Noriaki Hanasaki, Tomoyuki Akutagawa, and Masaki Matsuda
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 48 号: 48 ページ: 17723-17728

    • DOI

      10.1039/c9dt03653a

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フタロシアニンにおける電気伝導性と磁性の相関機能2019

    • 著者名/発表者名
      花咲 徳亮、松田 真生
    • 雑誌名

      化学工業

      巻: 70 ページ: 219-226

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Fabrication of x-lithium tetrabenzoporphyrin by one-pot electrolysis using n-butyl lithium2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Miyakubo, M. Nishi, M. Matsuda
    • 雑誌名

      Asian Journal of Organic Chemistry

      巻: 8

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] α-Ketocarbenium ions derived from orthoquinone-containing polycyclic aromatic compounds2018

    • 著者名/発表者名
      K. Urakawa, Y. Kawabata, M. Matsuda, M. Sumimoto, H. Ishikawa
    • 雑誌名

      Organic Letters

      巻: 20 号: 9 ページ: 2534-2537

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.8b00682

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An electrically conducting crystal composed of an octahedrally ligated porphyrin complex with high-spin iron(III)2018

    • 著者名/発表者名
      M. Nishi, R. Ishii, M. Ikeda, N. Hanasaki, N. Hoshino, T. Akutagawa, M. Sumimoto, M. Matsuda
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 47 号: 12 ページ: 4070-4075

    • DOI

      10.1039/c7dt04649a

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Elecrtrochemical synthesis of phthalocyanine-molecular mixed crystals in a dilute solution2018

    • 著者名/発表者名
      R. Ishii, H. Murakawa, M. Nishi, H. Sakai, M. Matsuda, N. Hanasaki
    • 雑誌名

      Journal of Crystal Growth

      巻: 487 ページ: 92-95

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] N-type semiconducting behaviour of copper octafluorophthlaocyanine in an organic field-effect transistor2017

    • 著者名/発表者名
      A. Matsumoto, N. Hoshino, T. Akutagawa, M. Matsuda
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 7 号: 11 ページ: 1111-1111

    • DOI

      10.3390/app7111111

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Weak-ferromagnetic response of d electrons, and antiferromagnetic response of π electrons in TPP[Mn(Pc)(CN)2]2 in torque magnetometry experiments2017

    • 著者名/発表者名
      K. Torizuka, Y. Uwatoko, M. Matsuda, G. Yoshida, M. Kimata, T. Tajima
    • 雑誌名

      Journal of the Physical Society of Japan

      巻: 86 ページ: 114709-114709

    • NAID

      210000134591

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced Emission by Accumulated Charges at Organic/Metal Interfaces Generated during the Reverse Bias of Organic Light Emitting Diodes2017

    • 著者名/発表者名
      S. Nozoe, M. Matsuda
    • 雑誌名

      Applied Sciences

      巻: 7 号: 10 ページ: 1045-1045

    • DOI

      10.3390/app7101045

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A new strategy for inducing dipole moments in charge-transfer complexes: Introduction of asymmetry into axially ligated iron phthalocyanines2017

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda,* S. Iwamura, Y. Hamada, H. Ohishi, M. Nishi, Y. Nogami, M. Ikeda, A. Kanda, Y. Funasako, T. Mochida, A. Nakao, N. Hanasaki
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 46 号: 35 ページ: 11800-11805

    • DOI

      10.1039/c7dt02605f

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 金属フタロシアニン系伝導体における分子設計と巨大磁気抵抗効果2017

    • 著者名/発表者名
      松田真生、花咲徳亮
    • 雑誌名

      日本物理学会誌

      巻: 72 ページ: 415-421

    • NAID

      130007384577

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The magnetoresistance effect in a conducting molecular crystal consisting of dicyano(phthalocyaninato)manganese(III)2017

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda*, G. Yoshida, J-i. Yamaura, T. Inane, T. Tajima
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 46 号: 6 ページ: 1892-1897

    • DOI

      10.1039/c6dt04481f

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Giant negative magnetoresistance effect in an iron tetrabenzoporphyrin complex2016

    • 著者名/発表者名
      M. Nishi, M. Ikeda, A. Kanda, N. Hanasaki, N. Hoshino, T. Akutagawa, and M. Matsuda
    • 雑誌名

      Dalton Transactions

      巻: 45 号: 42 ページ: 16604-16609

    • DOI

      10.1039/c6dt01911k

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Redox Switching of Orthoquinone-Containing Aromatic Compounds using Gas Energy2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuki Urakawa, Michinori Sumimoto, Mitsuhiro Arisawa, Masaki Matsuda, Hayato Ishikawa
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 55 号: 26 ページ: 7432-7436

    • DOI

      10.1002/anie.201601906

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Study of Mott transition by field-induced carrier injections2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Uchida, Hiroyuki Hasegawa, Masaki Matsuda
    • 学会等名
      The 24th Joint Seminar of the Kyushu Branch of the CSJ and the Busan branch of KCS, Kumamoto
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Fabrication of a neutral radical crystal Fe(tbp)(CN)2 for an estimation of the intramolecular π-d interaction2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Mine, Masaki Matsuda
    • 学会等名
      The 24th Joint Seminar of the Kyushu Branch of the CSJ and the Busan branch of KCS, Kumamoto
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electronic structure analysis of ruthenium phthalocyanine with axial ligands2019

    • 著者名/発表者名
      Eiza Shimizu,Derrick Yu,Masaki Matsuda
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 陽イオンを取り込んだx-LiPcの電気特性2019

    • 著者名/発表者名
      内田 倫弥, 松田 真生
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 分子内π-d相互作用算出のためのFe(tbp)(CN)2中性ラジカル結晶作製2019

    • 著者名/発表者名
      峯 幸佑, 松田 真生
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 負の巨大磁気抵抗効果を示す分子性伝導体の単結晶作製2019

    • 著者名/発表者名
      山口 昌幸, 岩村 沙香, 松田 真生
    • 学会等名
      第13回分子科学討論会2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] リチウムフタロシアニン薄膜を用いた高移動度電界効果トランジスタの作製2018

    • 著者名/発表者名
      藤田 勇祐、 松田 真生
    • 学会等名
      応用物理学会九州支部学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] x 型リチウムテトラベンゾポルフィリンの結晶作製と誘電特性2018

    • 著者名/発表者名
      宮窪 祐允、西 美樹、松田 真生
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ゲスト種を取り込んだx-リチウムフタロシアニンの電気特性2018

    • 著者名/発表者名
      内田 倫弥、峯 幸佑、西 美樹、松田 真生
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Molecular Design on Molecular Conductors Composed of Iron Phthalocyanine: Toward Controlling the Giant Negative Magnetoresistance Effect2018

    • 著者名/発表者名
      M. Matsuda, M. Nishi, N. Hanasaki, N. Hoshino, T. Akutagawa, M. Sumimoto
    • 学会等名
      43rd International Conference on Coordination Chemistry
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ルテニウムフタロシアニンの合成と分子内 π-d 相互作用の評価2018

    • 著者名/発表者名
      清水 智可、杉本 崇、石井 龍太、村川 寛、,西 美樹、松田 真生、稲辺 保
    • 学会等名
      日本物理学会2018年秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 六配位型鉄テトラベンゾポルフィリンを構成成分とするπ-d系分子性伝導体の巨大な負の磁気抵抗効果を制御する分子設計2018

    • 著者名/発表者名
      西 美樹、 松田真生、石井 龍太、花咲 徳亮、星野 哲久、芥川 智行、隅本 倫徳
    • 学会等名
      日本化学会第98春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 巨大負磁気抵抗を示す軸配位型鉄ポルフィリン伝導体2017

    • 著者名/発表者名
      西 美樹、 石井 龍太、花咲 徳亮、星野 哲久、芥川 智行、松田 真生
    • 学会等名
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Iron Tetrabenzoporphyrin-Based Conductors Exhibiting the Giant Negative Magnetoresistance Effect2017

    • 著者名/発表者名
      Miki Nishi, Ryuta Ishii, Noriaki Hanasaki, Horihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa, Masaki Matsuda
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] New fabrication method for CT complex crystals by photoirradiation2017

    • 著者名/発表者名
      Masaki Matsuda, Miki Nishi, Hiroyuki Hasegawa, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa
    • 学会等名
      The 12th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Magnets
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Correlation between pi-conduction electron and d-localised spin in axially-ligated iron tetrabenzoporphyrin2017

    • 著者名/発表者名
      Miki Nishi, Norihisa Hoshino, Tomoyuki Akutagawa, Ryuta Ishii, Noriaki Hanasaki, Masaki Matsuda
    • 学会等名
      13th International Conference on Material Chemistry
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] x型リチウムフタロシアニン結晶が有する空孔へのガス吸着特性と電気特性への影響2016

    • 著者名/発表者名
      西 美樹、 星野 哲久、野呂 真一郎、芥川 智行、松田 真生
    • 学会等名
      有機結晶シンポジウム
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2016-09-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 結晶内に空孔を有するx-LiPcの誘電特性とガス吸脱着特性2016

    • 著者名/発表者名
      西 美樹、 星野 哲久、野呂 真一郎、芥川 智行、松田 真生
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Fe(2,3-Nc)を用いた分子性導電体の作製と誘電特性の発現を目指した非対称な大環状配位子Fe錯体の作製2016

    • 著者名/発表者名
      岩村 沙香、西 美樹、松田 真生
    • 学会等名
      第10回分子科学討論会
    • 発表場所
      神戸
    • 年月日
      2016-09-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Giant negative magnetoresistance effect in a one-dimensional π-d system molecular conductor of (PPh4)[FeIII(tbp)(CN)2]22016

    • 著者名/発表者名
      Miki Nishi, Mituso Ikeda, Noriaki Hanasaki, Masaki Matsuda
    • 学会等名
      The 15th International Conference on Molecule-Based Magnets
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2016-09-04
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 有機半導体用組成物、ラジカル化合物とその製造方法およびデバイス2018

    • 発明者名
      石川勇人 松田真生
    • 権利者名
      石川勇人 松田真生
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-007665
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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