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分子素子の概念は、電子の流れをコントロールする機能を個々の分子に持たせることで集積度を高め、分子サイズの電子素子を実現することにある。これには、分子レベルでの素子化プロセスの開発を含め、新しい方法論を構築することが必要である。分子で構成される生物では、光合成反応中心などの組織化された分子による高度な電子移動機能が解明されており、これらの電子移動機能を分子素子に応用することが前記目標達成の有力な方法となると期待される。本研究では、生体内電子移動において重要な役割を担うポルフィリン類に着目し、これを有機電子移動マトリックスの中に埋め込むことにより、種々の電子素子機能を発現する分子組織体の構築を試みた。まず、光誘起電子移動機能を発現する機能単位として、光応答性ポルフィリンユニットの組織化を合成化学的方法を中心にして行った。また、これらをつなぐ導電性ポリチオフェンユニットの組織化を、電気化学的組織化、光化学的組織化、LB法などを駆使して達成した。さらに、最終的に、電解組織化ポルフィリン-ポリチオフェン複合体の構築と機能について、上記の分子をシステム化し、光応答機能、電子機能を発現する分子組織体を構築した。これらの分子組織体は、分子の電子移動機能を基本とし、整流特性、光電変換特性、光スイッチング特性を発現するナノスケールの電子素子構築を可能にするものであることを明らかにした。加えて、重合体の表面のSTM観察により、重合体の2次元秩序配列を明らかにした。本研究は、今後の分子システムの研究展開に有用な知見を与えるものである。
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