| 研究課題/領域番号 |
11J03881
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
辻 雄太 九州大学, 先導物質化学研究所, 特別研究員(DC1)
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| キーワード | 分子ダイオード / 電荷移動錯体 / キノン / キンヒドロン / π-π相互作用 / 非平衡グリーン関数法 / 分子伝導 / 単一分子デバイス |
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| 研究概要 |
πスタック系の電気伝導物性はDNAや有機伝導体などの系において幅広く調べられている。最近では単一分子レベルでのπスタック系の電気伝導度計測が可能となっている。単一分子レベルでの電気伝導物性を明らかにすることは、単一分子デバイスの実現のために非常に重要である。これまでに有機エレクトロニクスの分野において、電荷移動錯体や多環芳香族炭化水素などのπスタック系の電気伝導物性が数多く調べられている。特に、電荷移動錯体における電気伝導物性に関しては、分子性金属や有機超伝導体などの興味深い物性が報告されている。本研究では、生体内における電荷移動において重要な役割を果たしているキノン系に着目した。キンヒドロンは電子ドナーであるヒドロキノンと電子アクセプターであるベンゾキノンがπ-π相互作用によって結合した電荷移動錯体である。キンヒドロンのシクロファン型分子について、πスタック方向の電子輸送物性を非平衡Green関数法によって調べた。キンヒドロン分子のπスタック方向の伝導において整流特性が得られることが明らかとなった。整流比は0.8Vにおいて2.37であった。分子軌道に基づいた伝導性の解析を行ったところ、キンヒドロンの最低空軌道(LUMO)の電場に対する非対称的な挙動が整流作用の起源であることが明らかとなった。πスタック系の整流特性を単一分子レベルで示したのは本研究が初めてであり、今後の高機能な単一分子デバイスの設計において大変有用な知見を与える。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
生体内での電子移動において重要な役割を果たしているキノンの伝導性について調べた。さらにそのデバイス化の可能性について有意義な提案を行った。単一分子レベルのπスタック系において整流作用が発現するということを初めて見出した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はキノンとヒドロキノンの間のプロトン移動も考慮に入れ、更なるデバイスの高機能化について検討を行う。その際、プロトンと電子が共役したPCET(proton-coupled electron transfer)の効果が重要になってくると思われる。また、πスタック方向の伸長も行い、πスタックを介したドナーとアクセプターの相互作用についても検討を行う予定である。
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