自己組織化法による光電変換シンクロデバイスの構築

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13022203
• 研究種目: 特定領域研究(A)
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 近藤 敏啓 北海道大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70240629)
• 研究分担者: 魚崎 浩平 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20133697)
• キーワード: 自己組織化 / 光電変換 / シンクロデバイス / 金属ナノクラスター / シリコン

研究概要

本研究は、機能性SAMで表面を修飾した金属・半導体ナノクラスターを固体基板上に配列・固定し、光電変換(情報変換・情報伝達)機能のシンクロ化を図り、分子シンクロデバイスを構築する事を目的としている。今年度は、光電変換機能の1単位として情報伝達機能を有する複合膜作製を目指し、まず電気化学活性なフェロセン基を有する金の超微粒子(直径:1.8〜2.4nm)を調製し、その積層化ならびに積層膜の電気化学特性について検討した。浸漬操作を繰り返すとフェロセン基の酸化還元ピーク電気量が増えた事から、Au(111)上にSAM修飾金超微粒子がイオン結合を介して積層できる事がわかった。積層膜の厚さを考慮すると、例えば3回操作して作製した積層膜の最外層のフェロセンと金電極との間の電子移動は金超微粒子を介して起こっていると考えられる。
デバイス構築という観点から、基板としては金よりもシリコンの方がより実用的であると考えられる。そこでSi(111)表面に直接SiとCとが共有結合で連結する事によって形成する有機単分子層の形成過程をATR FT-IR、SFG、エリプソメトリー、XPSによって追跡した。その結果、1-オクタデセンと水素終端Si(111)表面との反応による単分子層形成において、初期の反応速度は速いが、単分子層の被覆率が増加すると分子層の配向性が高くなりその結果反応速度が減少する事がわかった。

研究成果

• [文献書誌] T.Kondo: "Formation and Electrochemical Characteristics of Multilayers of Au Nanoclusters Covered by Mixed Self-Assembled Monolayers of Three Kinds of Alkanethiols with Methyl, Ferrocene, or Carboxylate Terminal Group on Au(111) Surface"Chemistry Letters. 930-931 (2001)
• [文献書誌] T.Kondo: "Control of the Charge Transfer Rate at a Gold Electrode Modified with a Self-Assembled Monolayer Containing Ferrocene and Azobenzene by Electro-and Photochemical Structural Conversion of cis-and trans-forms of the Azobenzene Moiety"Langmuir. 17(20). 6317-6324 (2001)
• [文献書誌] T.Kondo: "Anion Effect on the Electrochemical Characteristics of a Gold Electrode Modified with a Self-Assembled Monolayer of Ferrocenylhexanethiol in Aqueous and Dichloromethane Solutions"Journal of Organometallic Chemistry. 637/639(1). 841-844 (2001)
• [文献書誌] A.Sato: "A Ligand Substitution Reaction of oxo-Centered Triruthenium Complexes Assembled as Monolayers on Gold Electrodes"Physical Chemistry and Chemical Physics. 3(16). 3420-3426 (2001)
• [文献書誌] M.E.Quayum: "Formation of Organic Monolayer on a Hydrogen Terminated Si(111) Surface via Silicon-Carbon Bond Monitored by ATR FT-IR and SFG Spectroscopy : Effect of Orientational Order on the Reaction Rate"Chemistry Letters. 208-209 (2001)