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構造規制表面におけるソフトナノリソグラフィと分子集積を利用した光機能創発

公募研究

研究領域分子ナノシステムの創発化学
研究課題/領域番号 23111702
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関北海道大学

研究代表者

池田 勝佳  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (50321899)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2013-03-31
研究課題ステータス 完了 (2012年度)
配分額 *注記
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2011年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
キーワード自己組織化単分子膜 / 分子間相互作用 / 積層化 / 分子パターニング / 分子メモリー
研究実績の概要

本研究では、①トップダウン的な手法による有機分子層のナノドメイン化と②ボトムアップ的な分子積層技術それぞれを確立し、両者を組み合わせた分子集積構造作成に関する技術開発を行うことで、単一分子では発現しない機能性が分子集積によって発現する可能性について検討を行ってきた。①については、チオール分子の単層膜における電気化学還元脱離と金ナノ粒子の単分子層表面への吸着に伴う電気2重層の空間変調を組み合わせて、ナノサイズの分子層ドメインを電極表面に構築する手法について詳細な検討を行った。その結果、分子層ナノドメインのサイズが本手法で制御可能であることが確かめられた。分子層ドメインサイズによって分子集合体に協奏的に発現する機能性の制御が期待される。また、②については、有機単分子膜上に金属錯体を配位結合によって固定する積層法に関して、様々な有機分子層を用いて系統的に検討を行い、分子集積法の基盤技術を確立した。
分子集積による機能性発現については、昨年度に見出した金電極上の有機単分子膜における特異な電気化学応答について、更なる検討を加えた。金基板の面方位によって有機単分子層の分子密度を変え、電気化学電位による基板-分子間相互作用の変調によって駆動される分子膜構造の変化をラマン観測した。その結果、分子密度の高い時にだけ、特異な分子構造変化(2面角変化)が発現することが明らかになった。また、基板表面が原子・分子レベルで構造規制されていない粗表面では、このような電極電位に依存した2面角変化は全く確認されず、分子間相互作用によって発現する分子集積構造に特有の現象であることが確かめられた。以上のことから、分子間相互作用を適切に制御した分子ナノドメインにおいては、単一分子とは異なる性質を創発でき、精密な分子集積によってその機能を設計できる可能性が示された。

現在までの達成度 (段落)

24年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

24年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2013 2012 2011

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (26件) (うち招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Surface optimization of optical antennas for plasmonic enhancement of photoelectrochemical reactions2013

    • 著者名/発表者名
      K. Ikeda, S. Sato, K. Takahashi, T. Masuda, K. Murakoshi, K. Uosaki
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: (印刷中) ページ: 864-868

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2013.02.007

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single molecule dynamics at a mechanically controllable break junction in solution at room temperature2013

    • 著者名/発表者名
      長澤文嘉
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 135 号: 3 ページ: 1009-1014

    • DOI

      10.1021/ja307821u

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural Tuning of Optical Antenna Properties for Plasmonic Enhancement of Photocurrent Generation on a Molecular Monolayer System2012

    • 著者名/発表者名
      K. Ikeda, K. Takahashi, T. Masuda, H. Kobori, M. Kanehara, T. Teranishi, K. Uosaki
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 116 号: 39 ページ: 20806-20811

    • DOI

      10.1021/jp308290v

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical antenna for photo-functional molecular system2011

    • 著者名/発表者名
      K. Ikeda, K. Uosaki
    • 雑誌名

      Chem. Euro. J.

      巻: 18 号: 6 ページ: 1564-1570

    • DOI

      10.1002/chem.201102013

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spectroscopy and photoelectrochemistry of organic monolayers within sphere-plane gold nano-gaps2011

    • 著者名/発表者名
      K.Ikeda
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 79 ページ: 768-772

    • NAID

      130002150468

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 自己組織化単分子膜上に固定したコバルトポルフィリンの酸素還元活性2013

    • 著者名/発表者名
      ○佐藤 志野, 村越 敬, 池田 勝佳
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(草津市)
    • 年月日
      2013-03-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 金属-単分子層-金属サンドイッチ構造の反射赤外および表面増強ラマン観察2013

    • 著者名/発表者名
      ○木村 文, 村越 敬, 池田 勝佳
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(草津市)
    • 年月日
      2013-03-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Non-Pacman Type Co-Porphyrin Bilayers for Oxygen Reduction Reaction2012

    • 著者名/発表者名
      ○Shino Sato, Kei Murakoshi, Katsuyoshi Ikeda
    • 学会等名
      Pacific Rim Meeting on electrochemical and solid-state science PRiME 2012
    • 発表場所
      ヒルトンコンベンションセンター(アメリカ)
    • 年月日
      2012-10-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 金属ポルフィリン積層膜における酸素還元触媒能の検討2012

    • 著者名/発表者名
      ○佐藤志野, 村越敬, 池田勝佳
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京大学(本郷)
    • 年月日
      2012-09-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Au単結晶電極上におけるジイソシアニド単分子膜界面構造のin-situギャップモード増強ラマン観察2012

    • 著者名/発表者名
      ○木村文, 村越敬, 池田勝佳
    • 学会等名
      第6回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京大学(本郷)
    • 年月日
      2012-09-21
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Gap-mode SERS observation at atomically defined catalytic metal surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      ○Katsuyoshi Ikeda and Kohei Uosaki
    • 学会等名
      221th ECS Meeting
    • 発表場所
      ワシントン州コンベンションセンター(アメリカ)
    • 年月日
      2012-05-06
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電位制御下における単結晶金属-吸着分子界面のギャップモード増強ラマン観察2012

    • 著者名/発表者名
      池田勝佳
    • 学会等名
      電気化学会第79回大会
    • 発表場所
      アクトシティ浜松(浜松市)
    • 年月日
      2012-03-29
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 逐次連結した金属ポルフィリン超薄膜の構築とその光電変換特性2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤志野
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(横浜市)
    • 年月日
      2012-03-26
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 金単結晶電極上における自己組織化単分子膜のin-situギャップモード増強ラマン観察2012

    • 著者名/発表者名
      木村文
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学(横浜市)
    • 年月日
      2012-03-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Development of novel spectroscopic method for in-situ characterization of energy conversion processes at solid/liquid interface2012

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Ikeda
    • 学会等名
      The 5th GREEN symposium
    • 発表場所
      NIMS(つくば市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Oxygen reduction reaction on Co-porphyrin modified electrodes2012

    • 著者名/発表者名
      ○Shino Sato, Kei Murakoshi, and Katsuyoshi Ikeda
    • 学会等名
      2012 HU - NU - SNU - NIMS/MANA Joint Symposium
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Plasmonic spectroscopy and photochemistry at atomically defined metal surfaces2012

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Ikeda
    • 学会等名
      7th Asian Photochemistry Conference 2012
    • 発表場所
      大阪大学(吹田市)
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 異種原子層修飾単結晶金属電極表面でのギャップモードSERS分光2011

    • 著者名/発表者名
      池田勝佳
    • 学会等名
      第31回表面科学学術講演会
    • 発表場所
      タワーホール船堀(東京都)
    • 年月日
      2011-12-16
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Plasmonic Nanoantenna-Induced SERS Spectra at Atomically Defined Catalytic Pt-Group Metal Surfaces2011

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Ikeda
    • 学会等名
      220th ECS Meeting
    • 発表場所
      Boston Convention Center (USA)
    • 年月日
      2011-10-12
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 表面増強ラマン散乱における金属-分子界面の問題2011

    • 著者名/発表者名
      池田勝佳
    • 学会等名
      2011年度分光学会北海道支部会シンポジウム
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-10-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 構造規制電極界面での酸素還元反応機構の検討2011

    • 著者名/発表者名
      田邉昌大
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 原子・分子レベルで制御された金属-有機分子界面におけるプラズモニック光化学2011

    • 著者名/発表者名
      池田勝佳
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(札幌市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-20
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Sphere-plane coupled gap-mode enhanced Raman spectroscopy at well-defined catalytic metal surfaces2011

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Ikeda
    • 学会等名
      62nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟市)
    • 年月日
      2011-09-15
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Photo-induced (electron transter in layered metalloporphyrin ultrathin films2011

    • 著者名/発表者名
      Shino Sato
    • 学会等名
      62nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟市)
    • 年月日
      2011-09-13
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 構造規制された電極触媒表面におけるギャップモード増強ラマン観察2011

    • 著者名/発表者名
      池田勝佳
    • 学会等名
      2011年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟市)
    • 年月日
      2011-09-10
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] プラズモニックな金属ナノギャップ構造における光誘起電子移動およびエネルギー移動2011

    • 著者名/発表者名
      池田勝佳
    • 学会等名
      2011年光化学討論会
    • 発表場所
      宮崎観光ホテル(宮崎市)
    • 年月日
      2011-09-06
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Crystal face dependent SERS spectra at atomically defined metal facets2011

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Ikeda
    • 学会等名
      ACS 242nd National Meeting
    • 発表場所
      Colorado Convention Center (USA)
    • 年月日
      2011-08-30
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 構造規制電極におけるプラズモニクス2011

    • 著者名/発表者名
      池田勝佳
    • 学会等名
      第27回ライラックセミナー・第17回若手研究者交流会
    • 発表場所
      おたる自然の村(小樽市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-06-18
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 金ナノ粒子を用いたチオール単分子膜の複合化とそのドメインサイズ制御2011

    • 著者名/発表者名
      金丸浩平
    • 学会等名
      ナノ学会第9回大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2011-06-03
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 電極触媒および光機能性分子修飾電極におけるプラズモン共鳴の利用2011

    • 著者名/発表者名
      池田勝佳
    • 学会等名
      統合物質創製化学推進事業第二回若手研究会
    • 発表場所
      休暇村支笏湖(苫小牧市)(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Plasmonic enhancement of photo-energy conversion in organic monolayer system2011

    • 著者名/発表者名
      Katsuyoshi Ikeda
    • 学会等名
      219th ECS Meeting
    • 発表場所
      Montreal Convention Center (Canada)(招待講演)
    • 年月日
      2011-05-02
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書

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公開日: 2011-04-06   更新日: 2018-03-28  

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