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電極/単分子/電極接合における熱電変換特性の解明とその活用

研究課題

研究課題/領域番号 17K19104
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
研究分野 物理化学、機能物性化学およびその関連分野
研究機関大阪大学

研究代表者

山田 亮  大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (20343741)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード熱電変換 / 分子エレクトロニクス / 走査型トンネル顕微鏡 / 熱起電力 / 単分子接合 / ナノ接合
研究成果の概要

排熱を電力に変換することのできる熱電変換を高効率に行うことができると期待されている金属-有機-金属接合の熱電特性を明らかにするための評価方法を開発し、一つの分子が2つの金属をつないだもっとも基本的な構造(単分子接合)における熱起電力を研究することを可能とした。これまで研究が殆ど行われることがなかった大型の有機分子の電気伝導機構を明らかにし、単分子接合の熱起電力測定方法の開発と電気伝導特性の解明に関する重要な成果を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

エネルギー利用効率を高める上で、温度差を直接電力に変換する熱電変換が注目されている。高効率の熱電変換を実現するには結晶や薄膜ではなく、界面の性質を利用する必要がある。本研究では、とくに高い熱電変換効率が期待されている一次元系の電子状態を実現できる一つの分子における熱電変換と電気伝導特性を研究した。この研究の推進により高効率熱電変換を実現するための新奇ナノ集合体材料や界面生後の指針を得ることができる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 1件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Electrical conductance measurement of HgII-mediated DNA duplex in buffered aqueous solution2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Yamada,Issei Nomura,Yuki Yamaguchi,Yosuke Matsuda,Yoshikazu Hattori,Hirokazu Tada,Akira Ono &Yoshiyuki Tanaka
    • 雑誌名

      Nucleosides, Nucleoteides & Nucleic Acids

      巻: 0 号: 8 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1080/15257770.2020.1755044

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of cis-trans Conformation between Thiophene Rings on Conductance of Oligothiophenes2019

    • 著者名/発表者名
      Ohto Tatsuhiko、Inoue Takuya、Stewart Helen、Numai Yuichi、Aso Yoshio、Ie Yutaka、Yamada Ryo、Tada Hirokazu
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 10 号: 18 ページ: 5292-5296

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.9b02059

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly Planar and Completely Insulated Oligothiophenes: Effects of π-Conjugation on Hopping Charge Transport2019

    • 著者名/発表者名
      Ie Yutaka、Okamoto Yuji、Inoue Takuya、Tone Saori、Seo Takuji、Honda Yasushi、Tanaka Shoji、Lee See Kei、Ohto Tatsuhiko、Yamada Ryo、Tada Hirokazu、Aso Yoshio
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 10 号: 12 ページ: 3197-3204

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.9b00747

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ナノ接合の熱伝導度測定のための懸垂型素子の開発2020

    • 著者名/発表者名
      花村友喜、山田亮、夛田博一
    • 学会等名
      第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Hg(II)会合型DNA単分子接合の電気伝導度計測2019

    • 著者名/発表者名
      山田 亮,野村 一世,山口 雄輝, 松田 陽佑, 夛田 博一, 小野 晶, 田中 好幸
    • 学会等名
      第10回分子アーキテクトニクス研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 単一分子接合の熱伝導率計測に向けたサブミクロンスケールの熱電対の開発2019

    • 著者名/発表者名
      花村 友喜、山田 亮、夛田 博一
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Constriction induced thermo-electric voltage in a mesoscopic single metal wire2019

    • 著者名/発表者名
      Grace Gita Redhyka、Ryo Yamada、Hirokazu Tada
    • 学会等名
      第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 単分子接合の電流電圧特性の解析による電子状態と吸着構造の評価2019

    • 著者名/発表者名
      山田 亮・大戸 達彦・Helen Stewart・井上 拓哉・沼井 優一・家 裕隆・安蘇 芳雄・夛田 博一
    • 学会等名
      日本化学会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 花村 友喜、山田 亮、夛田 博一2019

    • 著者名/発表者名
      ナノ材料の熱物性の計測に向けたマイクロスケール熱電対の開発
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Single-molecule rectifiers based on voltage-dependent deformation of molecular orbitals in carbazole oligomers2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Ohto, Ken Albrecht, Ryo Yamada, Keigo Minode, Kimihisa Yamamoto, Hirokazu Tada
    • 学会等名
      APS March Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of nano-scale electrodes via electron-beam lithography toward three-terminal single-molecule devices2019

    • 著者名/発表者名
      Toshiki Tanimura, Ryo Yamada, Hirokazu Tada
    • 学会等名
      International Symposium on Emerging Materials 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of the Mechanically Controllable Break Junction System with Electrochemical Gating2019

    • 著者名/発表者名
      Rachmat Andika, Yuichi Numai, Jannis Jung, Helen Stewart, Tatsuhiko Ohto, Ryo Yamada, Hirokazu Tada
    • 学会等名
      International Symposium on Emerging Materials 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Preparation of micro-thermocouples for thermal transport measurements of nano-materials2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Hanamura, Ryo Yamada, Hirokazu Tada
    • 学会等名
      International Symposium on Emerging Materials 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Electronic transport calculation based on density functional theory and its application to a single-molecule rectifier due to voltage-dependent deformation of molecular orbitals2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuhiko Ohto, Ryo Yamada, and Hirokazu Tada
    • 学会等名
      International Symposium on Emerging Materials 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 三脚末端基を含む単分子接合のアンカー形状 :電流 -電圧特性による数値解析2018

    • 著者名/発表者名
      沼井優一, 井上拓也, 美濃出圭悟, 徳本潤平, 山田 亮, 大戸達彦, 家裕隆, 安蘇芳雄, 夛田博一
    • 学会等名
      第9回分子アーキテクトニクス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] オリゴチフェン単分子接合の電気伝導度2018

    • 著者名/発表者名
      Helen Stewart, 沼井優一, 井上拓也, 山田 亮, 大戸達彦, 家裕隆, 安蘇芳雄, 夛田博一
    • 学会等名
      第9回分子アーキテクトニクス研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 教師なし機械学習と第一原理計算を用いた単一分子接合の架橋構造解析2018

    • 著者名/発表者名
      大戸 達彦、沼井 優一、井上 拓也、美濃出 圭悟、徳本 潤平、山田 亮、家 裕隆、安蘇 芳雄、夛田 博一
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] ナノ材料の電気特性計測のための二次元バーコード座標マーカー基板の作製2018

    • 著者名/発表者名
      花村 友喜、Redhyka Grace、山田 亮、夛田 博一
    • 学会等名
      第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 金属錯体単分子接合における電流電圧特性と二値ノイズの観測2018

    • 著者名/発表者名
      山田 亮
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 金属錯体分子ワイヤを用いた単分子膜素子における電圧による多値の抵抗変化スイッチング現象2017

    • 著者名/発表者名
      山口真理子,信末俊平,山田 亮,夛田博一
    • 学会等名
      第8回分子アーキテクトニクス研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Thermopower Measurement of Oligothiophene Wires2017

    • 著者名/発表者名
      S. K. Lee, R. Yamada, and H. Tada
    • 学会等名
      2017 International Workshop on Electrified Interfaces for Energy Conversions
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [図書] 分子アーキテクトにクス(CSJ:31)2018

    • 著者名/発表者名
      日本化学会 編集
    • 総ページ数
      220
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      9784759813913
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2017-07-21   更新日: 2021-02-19  

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