光誘起トンネル電子移動を利用した分子素子の新しい走査プローブ顕微鏡による研究

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05245204
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 藤平 正道 東京工業大学, 生命理工学部, 教授 (40013536)
• 研究分担者: 秋葉 宇一 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (60184107) ; 菅 耕作 東京工業大学, 生命理工学部, 助手 (90016642)
• キーワード: トンネル現象 / 光誘起電子移動 / 分子フォトダイオード / 電子移動距離依存性 / 分子内電子移動 / 電子受容体 / 電子供与体 / 増感色素

研究概要

我々はアンテナ分子と電子受容体(A)、光受容体(S)、電子供与体(D)の三部位を持つA-S-D三っ組分子との混合単分子膜を形成することにより、天然の光合成と同様に光量子捕集と電荷分離とを分業する二種のサブユニットから成る「分子光ダイオード」の作製を検討してきた。この「分子光ダイオード」の効率向上のためにはS^*-A、S^*-D系の光誘起電子移動速度の距離依存性、エネルギーギャップ依存性を明らかにする必要がある。
そこで本研究では、4)ピコ秒パルスレーザーを用いた蛍光寿命測定によるS^*-A、S^*-D系の光誘起トンネル電子移動速度の距離依存性を上記、1)、2)、3)の観点から検討する。5)STMのトンネル電流の距離依存性が試料金属表面とSTMチップ間に介在する単分子膜の電子状態、あるいは単分子膜と金属表面またはチップとの結合状態にどのように依存するかを解明する。
本年度は特に以下の点について検討した。
1.分子光ダイオードの効率向上のためにS^*-D系の光誘起電子移動速度の距離依存性を検討した。特に、フェロセンをD、ピレンをSとした二っ組両親媒性分子S-DについてS-D間の距離をS、D部位を結ぶアルキル鎖の長さを変えたものを種々合成し、これらのLB膜内での光誘起トンネル電子移動速度の距離依存性を調べた。
2.分子との光接続のために、光STM用に開発されている光ファイバーの製造技術をさらに改良して、分子レベルでの二次元空間分解能を持つ近視野光学顕微鏡の開発を試みた。
3.光ダイオード分子と絶縁性両親媒性分子との混合単分子膜を形成し、混合単分子膜内での混合状態をAFM・FFM・SSPMで観察し、製膜条件と機能性分子の膜内での分子レベルでの二次元配列形成との関連を検討している。

研究成果

• [文献書誌] Shin-ichiro Fukui: "Photodiodes Constructed by LB Films of Polyimides Possessing Triphenylamine Units" Mol.Cryst.Liq.Cryst.224. 95-109 (1993)
• [文献書誌] T.Kondo: "Single Exponential Decay for the Luminescence Intensity of Ru(bpy)_3^<2+> Complex in Langmuir-Blodgett Films" Chem.Lett.1639-1642 (1993)
• [文献書誌] M.Fujihira: "The Investigation of the Electron Transfer through the Interfacial Electrical Double Layers of Various Micelles" Bull.Chem.Soc.Jpn.66. 3600-3605 (1993)
• [文献書誌] T.Kondo: "Characteristics of Monolayers of Ferrocene Derivatives and Estimation of Electrical Double Layers Formed in Langmuir Films" Bull.Chem.Soc.Jpn.67. 315-320 (1994)
• [文献書誌] M.Sakomura: "Direction of photocurrents of molecular photodiodes with oriented triad molecules" Thin Solid Films,in press.
• [文献書誌] M.Fujihira: "Scanning near-field fluorescence microscopy and nanoscopic fluorescence spectroscopy in combination with a non-contact scanning force microscope" Chem.Lett.657-660 (1994)
• [文献書誌] M.Fujihira: "Measurements of lateral distribution of fluorescence intensities and fluorescence spectra of microareas by a combined SNOM and AFM" Ultramicroscopy. (in press).
• [文献書誌] M.Fujihira: "Scanning near-field optic/atomic-force microscopy" Ultramicroscopy. (in press).
• [文献書誌] M.Fujihira: "Photochemical and Photoelectrochemcial Conversion and Storage of Solar Energy" ed.by Z.W.Tian and Y.Cao,International Academic Publishers, 385 (1993)
• [文献書誌] M.Fujihira: "Organic Thin Films and Surfaces" ed.by A.Ulman,Academic Press(in press),