レドックス活性な金クラスター薄膜の合成と物性の電場制御

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12874085
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 西原 寛 東京大学, 大学院・理学系研究科, 教授 (70156090)
• 研究分担者: 久保 謙哉 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (60214988)
• キーワード: ナノ微粒子 / 金 / パラジウム / 電解凝集 / ポルフィリン / ビフェロセン / レドックス / SAM

研究概要

本研究は、次世代のナノ素材として期待されている金属超微粒子に、レドックス分子を修飾することにより発現する物性の解明と、その次元構造制御による新規な機能材料への応用を目的とした研究を行い、以下の成果を得た。
1)ビフェロセンチオール修飾パラジウムクラスターの電気化学的界面凝集オクタンチオール修飾パラジウムクラスターにビフェロセンチオール誘導体を反応させることにより、ビフェロセン修飾パラジウムクラスターを合成した。その電位掃引による酸化、再還元サイクルによって、ITO上にパラジウムクラスター薄膜が生成した。この方法を用いてパラジウムクラスターと金クラスターの交互積層膜を生成できることを示した。
2)ビフェロセンのジチオール誘導体を用いる金ナノ微粒子単層膜形成新規合成したビフェロセンジスルフィド誘導体とビフェロセンジチオール誘導体の自己集合単分子膜(SAM)を作製し、それらの構造,レドックス特性の違いを明らかにするとともに、その上への金ナノ微粒子の修飾による単層膜形成を検討した。ビフェロセンジスルフィド誘導体のSAMはビフェロセンユニットの表面被覆率(Γ_<Bfc>)が低く、分子内の二つのチオレートが金に結合しているが、ジチオール誘導体のSAMはΓ_<Bfc>が高く、分子内の片方のチオレートだけが金表面に結合していることを示唆した。実際にオクタンチオール修飾金ナノ微粒子をその上に修飾すると、ジチオール誘導体のSAM上にのみ金ナノ微粒子が結合し、単層膜ができることが、STM観察により示された。
3)ポルフィリン誘導体を用いる金クラスターの光界面凝集 アンモニウム塩で表面安定化した金クラスターとポルフィリンテトラチオアセテート誘導体の混合トルエン溶液に赤外光を当てると、ポルフィリンで金クラスターを架橋した薄膜が生成することを見出した。

研究成果

• [文献書誌] M.Yamada, T.Tadera, K.Kubo, H.Nishihara: "Electroreductive Deposition of Anthraquinone Derivative-Attached Au Clusters : Optical Properties and STM Observation of the Electrodeposited Cluster Film"Langmuir. 17(8). 2363-2370 (2001)
• [文献書誌] M.Yamada, I.Quiros, J.Mizutani, K.Kubo, H.Nishihara: "Preparation of palladium nanoparticles functionalized with biferrocene thiol derivatives and their electro-oxidative deposition"Phys. Chem. Chem. Phys. 3. 3377-3381 (2001)
• [文献書誌] Y.Men, K.Kubo, M.Kurihara, H.Nishihara: "Syntheses of biferrocene dithiol and disulfide derivatives and their redox behavior in SAM with and without gold clusters on the gold substrate"Phys. Chem. Chem. Phys. 3. 3427-3430 (2001)
• [文献書誌] M.Yamada, A.Kuzume, M.Kurihara, K.Kubo, H.Nishihara: "Formation of a novel porphyrin-gold nanoparticle network film induced by infrared light irradiation"Chemical Communications. 2476-2477 (2001)
• [文献書誌] I.Quiros, M.Yamada, K.Kubo, J.Mizutani, M.Kurihara, H.Nishlhara: "Preparation of Alkyl Thiolate-Protected Palladium Nanoparticles and Their Size Dependence on Synthetic"Langmair. (印刷中).