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有機ラジカルのスピンに基づく単一分子スピントロニクス

公募研究

研究領域分子アーキテクトニクス:単一分子の組織化と新機能創成
研究課題/領域番号 26110511
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
研究機関名古屋大学

研究代表者

松下 未知雄  名古屋大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80295477)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2015年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード有機磁性導電性共存系 / 有機ラジカル / 有機導電体 / 磁気抵抗 / スピントロニクス / 分子素子
研究実績の概要

本研究の目標のひとつは、これまで40K程度に留まっていた、有機磁性‐導電性共存系における磁気抵抗発現温度をさらに引き上げることである。昨年度、新たな分子設計により、磁気抵抗比は-0.2%と小さいものの、室温付近で負の磁気抵抗を発現する系を見出した。しかしながら、この系が室温付近で負の磁気抵抗を発現するのは3回対称性を持つという分子の特殊性によるもので、広範に適用可能な手法ではない。そのため、分子間相互作用によるスピン分極の低下を低減することで発現温度を向上させる目的で、スピン分極ドナーを単層カーボンナノチューブ上に分散して吸着させることを試みた。単成分結晶では導電性が低く、これまで負の磁気抵抗が観察されていないスピン分極ドナーのESBNを用いたところ、室温から極低温までの磁気抵抗測定が可能となり、さらに200K付近まで負の磁気抵抗の発現が認められた。但し、磁気抵抗比は最低温の2Kで-1.8%と小さく、スピンの存在密度が小さいことが原因と考えられる。この手法は、これまで磁気抵抗測定の適用範囲外であった導電性を持たない様々なスピン分極ドナーにも適用可能であり、さらなる発展が見込まれる。
関連する研究として、シクロファン型ドナー分子のイオンラジカル結晶において、直交する異なる2つの結晶軸方向の導電性が互いに制御可能なことを見出した。同じ軸に繰り返し電流を印加すると徐々に抵抗が減少していく様子が見られ、その際直交方向では逆に抵抗が増加する。この制御は相互に繰り返し行うことができ、電流によって動作する切替スイッチとみなすことができる。本新学術領域研究全体の大目標である、分子によるコンピューティングや脳型コンピューターの実現に資する成果といえる。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (22件)

すべて 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 5件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Organic optoelectronic interfaces with anomalous transient photocurrent2015

    • 著者名/発表者名
      Laigui Hu, Xian Liu, Simon Dalgleish, Michio M. Matsushita, Hirofumi Yoshikawa, Kunio Awaga
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C: Materials for Optical and Electronic Devices

      巻: 3 号: 20 ページ: 5122-5135

    • DOI

      10.1039/c5tc00414d

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Factors affecting the stability and performance of ionic liquid-based planar transient photodetectors2015

    • 著者名/発表者名
      *Dalgleish, S., Reissig, L., Hu, L., Matsushita, M.M., Sudo, Y., & *Awaga, K.
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 印刷中 号: 18 ページ: 5235-5243

    • DOI

      10.1021/la504972q

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Switching of Transfer Characteristics of an Organic Field-Effect Transistor by Phase Transitions: Sensitive Response to Molecular Dynamics and Charge Fluctuation2015

    • 著者名/発表者名
      S. Yokokura, Y. Takahashi, H. Nonaka, H. Hasegawa, J. Harada, T. Inabe, R. Kumai, H. Okamoto, M. M. Matsushita, K. Awaga
    • 雑誌名

      Chem. Mater.

      巻: 27 号: 12 ページ: 4441-4449

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.5b01383

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Discovery of the K4 Structure Formed by a Triangular pi Radical Anion2015

    • 著者名/発表者名
      A. Mizuno, Y. Shuku, R. Suizu, M.M. Matsushita, M. Tsuchiizu, D. Reta Maneru, F. Illas, V. Robert, and K. Awaga
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 137 号: 24 ページ: 7612-7615

    • DOI

      10.1021/jacs.5b04180

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Photocurrent Generation in Organic Photodetectors with Tailor-Made Active Layers Fabricated by Layer-by-Layer Deposition2015

    • 著者名/発表者名
      Vonhoeren, Benjamin; Dalgleish, Simon; Hu, Laigui; Matsushita, Michio M.; Awaga, Kunio; Ravoo, Bart Jan
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 7 号: 13 ページ: 7049-7053

    • DOI

      10.1021/am509031u

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ambipolar Transport in Phase-Separated Thin Films of p- and n-Type Vanadylporphyrazines with Two-Dimensional Percolation2014

    • 著者名/発表者名
      C. Nanjo, T. Fujimoto, M. M. Matsushita, K. Awaga
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 118(26) 号: 26 ページ: 14142-14149

    • DOI

      10.1021/jp502056s

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Storage of an electric field for photocurrent generation in ferroelectric-functionalized organic devices2014

    • 著者名/発表者名
      L. Hu, S. Dalgleish, M. M. Matsushita, H. Yoshikawa, K. Awaga
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 5 号: 1

    • DOI

      10.1038/ncomms4279

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Thiadiazole Dioxide-Fused Picene : Acceptor Ability, Anion Radical Formation, and n-Type Charge Transport Characteristics2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Xie, Y. Shuku, M. M. Matsushita, K. Awaga
    • 雑誌名

      Chem. Commun

      巻: 50(32) 号: 32 ページ: 4178-4180

    • DOI

      10.1039/c3cc49500k

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Giant Magnetoresistance in a Molecular Thin Film as an Intrinsic Property2014

    • 著者名/発表者名
      Pilia, Luca; Serri, Michele; Matsushita, Michio M.; Awaga, Kunio; Heutz, Sandrine; Robertson, Neil
    • 雑誌名

      Advanced Functional Materials

      巻: 24 号: 16 ページ: 2383-2388

    • DOI

      10.1002/adfm.201303218

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 有機ラジカルの局在スピンに基づくスピン依存伝導2016

    • 著者名/発表者名
      松下未知雄
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 交差シクロファン型ドナーのイオンラジカル塩における直交する結晶軸間の抵抗の可逆的相互変換2016

    • 著者名/発表者名
      殿内大輝・松下未知雄・阿波賀邦夫・菅原正
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学京田辺キャンパス(京田辺市)
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 交差シクロファンドナーのイオラジカル塩における構造・物性電流の可逆的誘導2015

    • 著者名/発表者名
      松下未知雄・殿内大輝・阿波賀邦夫・菅原正
    • 学会等名
      第24回有機結晶シンポジウム
    • 発表場所
      広島大学東千田キャンパス(広島市)
    • 年月日
      2015-11-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 有機導電体結晶中の分子構造変形に基づく導電性の可逆的変化・誘導2015

    • 著者名/発表者名
      松下未知雄・殿内大輝・阿波賀邦夫・菅原正
    • 学会等名
      第6j回分子アーキテクトニクス研究会
    • 発表場所
      京都大学桂キャンパス(京都市)
    • 年月日
      2015-10-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 環拡大ニトロキシド媒介重合による環状高分子の合成とマクロ構造の解析2015

    • 著者名/発表者名
      牧野貴明・松下未知雄・阿波賀邦夫
    • 学会等名
      第26回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学城北キャンパス(松山市)
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 交差シクロファン型ドナー・イオンラジカル塩における構造・物性変化の電流による誘導2015

    • 著者名/発表者名
      殿内大輝・松下未知雄・阿波賀邦夫・菅原正
    • 学会等名
      第9回分子科学討論会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ニトロキシド媒介環拡大重合による環状高分子の合成2015

    • 著者名/発表者名
      牧野貴明・松下未知雄・阿波賀邦夫
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス(船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] TTF-TCNQのパイエルス転移に伴うFET 特性と負性微分抵抗2015

    • 著者名/発表者名
      殿内大輝・松下未知雄・阿波賀邦夫
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス(船橋市)
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 3回対称性を持つ有機ドナーラジカルにおけるスピンによる軌道対称性の破れと磁場効果2014

    • 著者名/発表者名
      松下未知雄、石井雄大、 阿波賀邦夫
    • 学会等名
      分子アーキテクト二クス研究会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス(豊中市)
    • 年月日
      2014-11-25 – 2014-11-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Spin-polarized donors carrying plural paramagnetic spins2014

    • 著者名/発表者名
      Michio. M. Matsushita,Yudai. Ishii, Kunio. Awaga
    • 学会等名
      5th International Meeting on Spin in Organic Semiconductors
    • 発表場所
      イーグレ姫路(姫路市)
    • 年月日
      2014-10-13 – 2014-10-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 3つのニトロニルニトロキシドを置換したインドール3量体における軌道対称性と磁場効果2014

    • 著者名/発表者名
      松下未知雄・石井雄大・阿波賀邦夫
    • 学会等名
      第8回分子科学討論会
    • 発表場所
      広島大学東広島キャンパス(東広島市)
    • 年月日
      2014-09-21 – 2014-09-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 対称環状インドールトリマー誘導体の電子構造と結晶構造及び物性2014

    • 著者名/発表者名
      松下未知雄、小木曽達哉、石井雄大、加藤篤史、阿波賀邦夫
    • 学会等名
      第23回有機結晶シンポジウム
    • 発表場所
      東邦大学船橋キャンパス(船橋市)
    • 年月日
      2014-09-15 – 2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ELECTRONIC STRUCTURES AND MAGNETIC PROPERTIES OF SYMMETRIC INDOLE TRIMERS CARRYING NITRONYL NITROXIDES2014

    • 著者名/発表者名
      Michio. M. Matsushita,Yudai. Ishii, Kunio. Awaga
    • 学会等名
      The 14th International Conference on Molecule-Based Magnets
    • 発表場所
      Saint Petersburg, Russia
    • 年月日
      2014-07-05 – 2014-07-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-28  

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