分子で創る超格子： 分子へテロ界面形成過程の直接観察からのアプローチ

• 研究課題/領域番号: 25620070
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能物性化学
• 研究機関: 独立行政法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 若山 裕 独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA研究者 (00354332)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 超格子 / 有機半導体 / ヘテロ界面 / 走査型トンネル電子顕微鏡 / 走査型トンネル顕微鏡 / 表面・界面 / 分子超格子

研究成果の概要

本研究は異種分子を積み重ねた「分子超格子」の創生技術の確立を目的にした。まずn型有機半導体のフッ素化フタロシアニンとp型有機半導体のペンタセンの組み合わせでSTM観察による界面の形成過程解析に取り組んだ。第一層目をフタロシアニン、第二層目をペンタセンとした場合には混晶二重層が形成された。蒸着する順番を逆にするとペンタセン層の格子間にフタロシアニンが挿入された固溶相が形成された。これらは両分子間の水素結合によって安定な構造を取るべく、異種分子が混合することも明らかにした。最後に混合相を形成しないペリレン誘導体とチオフェン分子の組み合わせで平坦かつ急峻な異種分子ヘテロ界面の形成に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Asymmetric response toward molecular fluorination in binary copper-phthalocyanine/pentacene assemblies (2014)
  • 著者名/発表者名: D. G. de Oteyza, J. M. Garcia-Lastra, E. Goiri, A. El-Sayed, Y. Wakayama, J. E. Ortega
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry C 巻: 118 号: 32 ページ: 18626-18630
  • DOI: 10.1021/jp506151j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exciton dynamics at the heteromolecular interface between N,N-dioctyl-3,4,9,10-perylenedicarboximide and quaterrylene, studied using time-resolve photoluminescence (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobuya Hiroshiba, Kenta Morimoto, Ryoma Hayakawa, Yutaka Wakayama Tatsuo Mori, Kiyoto Matsuishi
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 4 号: 6
  • DOI: 10.1063/1.4880495
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding energy level alignment in donor-acceptor/metal interfaces from core-level shifts (2013)
  • 著者名/発表者名: Afaf El-Sayed, P. Borghetti, E. Goiri, C. Rogero, L. Floreano, G. Lovat, D. J. Mowbray, J. L. Cabellos, Y. Wakayama, A. Rubio, J. E. Ortega, D. G. de Oteyza
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 7 号: 8 ページ: 6914-6920
  • DOI: 10.1021/nn4020888
  • 査読あり
• [学会発表] STM study on solid-state reactions in binary molecular assemblies (2014)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Wakayama
  • 学会等名: International conference on Advanced Materials and Nanotechnology
  • 発表場所: Kathmandu, Nepal
  • 年月日: 2014-11-04 – 2014-11-06
  • 招待講演
• [学会発表] STM study on solid-state reactions in binary molecular assemblies (2014)
  • 著者名/発表者名: 若山裕
  • 学会等名: TMS2014 143th Annual Meeting & Exhibition
  • 発表場所: San Diego
  • 招待講演
• [学会発表] Solid-state reactions in two-dimensional binary molecular assemblies (2013)
  • 著者名/発表者名: 若山裕、Dimas G. de Oteyza、Juan M. Garcia-Lastra、Duncan J. Mowbray
  • 学会等名: JSAP-MRS Joint Symposia
  • 発表場所: 同志社大学
• [備考] NIMS-九州大学連係大学院ホームページ
  • URL: http://www.nims.go.jp/kyushu/en/labo/wakayama/index.html