有機低分子を用いた単結晶素子の創製

• 研究課題/領域番号: 25410090
• 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: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 今久保 達郎 長岡技術科学大学, 工学研究科, 教授 (60291332)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2013年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 単結晶素子 / 有機伝導体 / 半導体 / 超分子 / ヨウ素 / 単結晶 / カチオンラジカル塩 / 質量分析 / クロマトグラフィー / 中性化 / フッ素 / テトラチアフルバレン / 接合界面 / Ｘ線構造解析 / 導電性 / 添加溶媒 / テトラセレバフルバレン

研究成果の概要

超分子構造を活用した有機伝導体の結晶構造制御と、電解酸化による単結晶育成のノウハウを用いることにより、薄膜系に比べて格段に完全性の高い高純度なヘテロ接合界面を作成し、単結晶素子のプロトタイプの作成に成功した。また、基盤となる有機伝導体として、少しずつ構成成分を変えた多成分型の六方晶系の結晶や、フルオロメチル基を有するドナー分子を用いたカチオンラジカル塩などの、新しい結晶形の開発にも成功した。さらに、電圧を印加することにより、単結晶が部分的に中性化する現象を見い出し、電解酸化とは別の単結晶での界面作成の新手法を構築し、今後の有機単結晶素子の展開に向けた基盤技術を得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Use of Halogen Bonding in a Molecular Solid Solution to Simultaneously Control Spin and Charge (2016)
  • 著者名/発表者名: Genta Kawaguchi, Mitsuhiko Maesato, Tokutaro Komatsu, Tatsuro Imakubo, Andhika Kiswandhi, David E. Graf, Hiroshi Kitagawa
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 28 号: 20 ページ: 7276-7286
  • DOI: 10.1021/acs.chemmater.6b02495
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Unconventional Magnetic and Resistive Hysteresis in an Iodine-Bonded Molecular Conductor (2015)
  • 著者名/発表者名: Genta Kawaguchi, Mitsuhiko Maesato, Tokutaro Komatsu, Hiroshi Kitagawa, Tatsuro Imakubo, Andhika Kiswandhi, David Graf, James S. Brooks
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed. 巻: 54 号: 35 ページ: 10169-10172
  • DOI: 10.1002/anie.201503824
  • NAID: 120005674647
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of solvent additives on the crystal architecture of supramolecular conductors based on diiodo(ethylenedithio)tetraselenafulvalene and indium tetrahalide anions (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Imakubo, Mitsuaki Kobayashi
  • 雑誌名: European Journal of Inorganic Chemistry 巻: 2014 号: 24 ページ: 3973-3981
  • DOI: 10.1002/ejic.201400127
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] ヨウ素を鍵元素とする超分子有機伝導体の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 今久保達郎
  • 雑誌名: SIS Letters （ヨウ素学会） 巻: 15 ページ: 2-11
  • NAID: 40022792037
• [雑誌論文] Marginal Coherent Interlayer Electron Motion in the Layered Organic Superconductor with Domain Walls (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kawamoto, T. Mori, D. Graf, J. S. Brooks, T. Shirahata, and T. Imakubo
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 83 号: 1 ページ: 015002-015002
  • DOI: 10.7566/jpsj.83.015002
  • 査読あり
• [雑誌論文] Small ordered magnetic moment in a weak itinerant electron ferromagnet Sc3In (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenji Kamishima, Ryunosuke Note, Tatsuro Imakubo, Kowashi Watanabe, Hiroko A. Katori, Atsuhiro Fujimori, Masamichi Sakai, Konstantin V. Kamenev
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 589 ページ: 37-41
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2013.11.032
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of large-area molecular junctions with metallic conducting Langmuir-Blodgett films (2014)
  • 著者名/発表者名: Kengo Mochizuki, Hitoshi Ohnuki, Daisuke Shimizu, Tatsuro Imakubo, Daiju Tsuya, Mitsuru Izumi
  • 雑誌名: Thin Solid Filims 巻: 554 ページ: 84-88
  • DOI: 10.1016/j.tsf.2013.06.072
  • 査読あり
• [学会発表] 含ヨウ素ドナー分子DIETSeと平面四配位アニオンを用いた新しい有機伝導体の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 星名滉、秋山真帆、今久保達郎
  • 学会等名: 第２０回ヨウ素学会シンポジウム
• [学会発表] π-d系混晶(DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x)におけるヒステリシス現象 (2016)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太, 前里光彦, 小松徳太郎, 今久保達郎, David Graf, 北川宏
  • 学会等名: 日本物理学会第71回年次大会
  • 発表場所: 宮城
  • 年月日: 2016-03-22
• [学会発表] フルオロメチルTTF誘導体を用いた新規有機伝導体の合成と物性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 髙畑 隼汰、韓 旭輝、今久保 達郎
  • 学会等名: 第６回CSJ化学フェスタ
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] π-d複合系(DIETSe)2FeBr3Clの強磁場物性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太, 前里光彦, 小松徳太郎, 北川宏,今久保達郎, David Graf, Andhika Kiswandhi, James S. Broks
  • 学会等名: 第９回分子科学討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] Spin–charge coupling in a series of π–d molecular conductors (DIETSe)2FeBr4xCl4(1–x) (2015)
  • 著者名/発表者名: G. Kawaguchi, M. Maesato, T. Komatsu, H. Kitagawa, T. Imakubo, D. Graf, A. Kiswandhi, J. Brooks
  • 学会等名: 11th International Symposium on Crystalline Organic Metals, superconductors and Magnets
  • 発表場所: ゲーグギング（ドイツ）
  • 年月日: 2015-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] π-d系混晶(DIETSe)2FeBr3Clの磁性と伝導性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太、前里光彦、小松徳太郎、今久保達郎、北川宏、GRAF David、KISWANDHI Andhika、Brooks S. James
  • 学会等名: 日本化学会 第95春季年会
  • 発表場所: 船橋、千葉
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] π― d系混晶(DIETSe)2MBr3Cl [M = Fe, Ga]の磁性と伝導性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太、前里光彦、小松徳太郎、北川宏、今久保達郎、GRAF David、KISWANDHI Andhika、Brooks S. James
  • 学会等名: 日本物理学会 第70回年次大会
  • 発表場所: 新宿、東京
  • 年月日: 2015-03-23
• [学会発表] π-d系(DIETSe)2MBr2Cl2 [M = Fe, Ga]の特異な磁性と伝導性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 川口玄太、前里光彦、北川宏、今久保達郎
  • 学会等名: 日本物理学会 2014年秋季大会
  • 発表場所: 春日井、愛知
  • 年月日: 2014-09-10
• [学会発表] Supramolecular Organic Conductors Based on Diiodo(ethylenedithio)tetraselenafulvalene and InX4 Anions [X = Cl, Br, I] (2014)
  • 著者名/発表者名: Tatsuro Imakubo, Mitsuaki kobayashi
  • 学会等名: The 3rd International GIGAKU Conference in Nagaoka (IGCN 2014)
  • 発表場所: 長岡、新潟
  • 年月日: 2014-06-21
• [学会発表] Synthesis, Crystal Structure and Electric Properties of TTF Derivatives Containing Fluoromethyl Group
  • 著者名/発表者名: Tatsuya Ito, Syougo Monden, Yuta Shiga, Tatsuro Imakubo
  • 学会等名: The 2nd International GIGAKU Conference in Nagaoka
  • 発表場所: Nagaoka, Japan
• [学会発表] Systematic studies of pi-d hybrid molecular conductors (DIETSe)2FeBr4xCl4(1-x)
  • 著者名/発表者名: Genta Kawaguchi, Mitsuhiko Maesato, Hiroshi Kitagawa, Tatsuro Imakubo, David Graf, Andhika Kiswandhi, James S. Brooks
  • 学会等名: 10th International Symposium on Crystalline Organic Metals, Superconductors and Ferromagnets
  • 発表場所: Montreal, Canada
• [学会発表] (DIETSe)2MBr2Cl2 [M = Ga, Fe]の強磁場物性
  • 著者名/発表者名: 川口玄太，前里光彦，北川宏，今久保達郎，David Graf，Andhika Kiswandhi，James S. Brooks
  • 学会等名: 日本物理学会 第69回年次大会
  • 発表場所: 平塚，神奈川
• [学会発表] π-d系有機導体(DIETSe)2MBr4xCl4(1-x) [M = Ga, Fe]の高圧力・強磁場下における物性
  • 著者名/発表者名: 川口玄太，前里光彦，北川宏，今久保達郎，David Graf，Andhika Kiswandhi，James S. Brooks
  • 学会等名: 日本化学会 第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋，愛知
• [学会発表] フルオロメチルTTF誘導体を用いた新規有機伝導体の開発
  • 著者名/発表者名: 韓 旭輝・門田 将吾・志賀 優多・伊藤 達哉・今久保 達郎
  • 学会等名: 日本化学会 第９４春季年会
  • 発表場所: 名古屋，愛知