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2015 年度 実績報告書

含金属被覆型分子ワイヤの合成と分子エレクトロニクス素子への応用

研究課題

研究課題/領域番号 13J01889
研究機関京都大学

研究代表者

正井 宏  京都大学, 工学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード被覆型分子ワイヤ / ロタキサン / シクロデキストリン / 白金アセチリド / ルテニウムポルフィリン / 燐光発光 / センサ / 分子接合
研究実績の概要

被覆型分子ワイヤを等差的に伸張するプログラム合成法を開発し、被覆箇所と共役長が高度に制御された被覆型共役分子を得た。続いて、加熱のみによって被覆型共役分子を得る、分子内スリッピング法に関する詳細を探索し、その一般性を明らかにした。本手法によって合成した被覆型白金アセチリド錯体は強い燐光発光を示し、その量子収率は被覆によって向上することが示された。ヘテロ環を導入することで、軌道エネルギーを大きく変化させ、発光色を緑色から赤色へと変化させることも可能となった。これらの燐光発光は、被覆によって固体中でも失活することなく発現したことから、発光色をチューニング可能な固体燐光材料としての応用性が示された。
続いて、被覆型メタロポリマーがセンサ材料の出力としても幅広く活用できることが明らかとなった。白金とルテニウム錯体を用いた被覆型バイメタロポリマーは、一酸化炭素ガスに応答して燐光発光強度が大きく変化した。また、被覆型白金アセチリドポリマーは、固体状態における塩化水素ガスセンサ材料として応答した。以上の結果は、被覆による量子収率の向上と、金属錯体特有の反応性、さらには固体燐光発光に対する被覆効果など、本研究に特有の様々な効果を融合した新規機能性であるといえる。
さらに、金属含有の被覆型分子ワイヤの配線材料としてのポテンシャルを調べるため、固体中における分子内電荷移動度を測定し、理論化学計算によって軌道エネルギー変化を比較したところ、高い伝導性と機能性を両立するための設計指針が明らかとなった。
最後に、分子配線の入口となる、電極界面における分子修飾として、ITO基板上で直立した被覆型接合分子の末端に反応点を導入したところ、基板上でのカップリング反応が進行し、共役分子が伸長することが原子間力顕微鏡観察によって示された。従って、本構造体の界面制御素子としての有用性が示されている。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Rational Design for Rotaxane Synthesis through Intramolecular Slippage: Control of Activation Energy by Rigid Axle Length2016

    • 著者名/発表者名
      H. Masai, J. Terao, T. Fujihara, Y. Tsuji
    • 雑誌名

      Chem. Eur. J.

      巻: 22 ページ: 6624-6630

    • DOI

      10.1002/chem.201600429

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of Mechanical Strain on Electric Conductance of Molecular Junctions2015

    • 著者名/発表者名
      J. Inatomi, S. Fujii, S. Marques-Gonzalez, H. Masai, Y. Tsuji, J. Terao, M. Kiguchi
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 119 ページ: 19452-19457

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b04386

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Molecular Wires Strapped by pi-Conjugated Side Chains: Integration of Dehydrobenzo[20]annulene Units2015

    • 著者名/発表者名
      J. Terao, M. Ohsawa, H. Masai, Y. Kurashige, T. Fujihara, and Y. Tsuji
    • 雑誌名

      J. Org. Chem.

      巻: 80 ページ: 8874-8880

    • DOI

      10.1021/acs.joc.5b01414

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Enhanced Phosphorescence in the Solid State by Cyclic Insulation of Platinum-Acetylide Polymers2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Masai, Jun Terao, Tetsuaki Fujihara, Yasushi Tsuji
    • 学会等名
      2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-17 – 2015-12-17
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Cyclic-Insulated Conjugated Anchor Molecule and Its Immobilization on ITO Substrate2015

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Masai, Jun Terao, Tetsuaki Fujihara, Yasushi Tsuji
    • 学会等名
      2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 発表場所
      Hawaii, USA
    • 年月日
      2015-12-17 – 2015-12-17
    • 国際学会
  • [学会発表] 被覆型共役メタロワイヤの合成と機能性2015

    • 著者名/発表者名
      正井 宏、寺尾 潤、藤原 哲晶、辻 康之
    • 学会等名
      第6回分子アーキテクトニクス研究会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-10-24 – 2015-10-24
  • [学会発表] 環状被覆型共役アンカー分子の合成2015

    • 著者名/発表者名
      正井 宏、寺尾 潤、藤原 哲晶、辻 康之
    • 学会等名
      第6回分子アーキテクトニクス研究会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-10-23 – 2015-10-23
  • [学会発表] 遷移金属含有被覆型分子ワイヤの合成と環状被覆効果2015

    • 著者名/発表者名
      正井 宏、寺尾 潤、藤原 哲晶、辻 康之
    • 学会等名
      第26回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学・松山大学
    • 年月日
      2015-09-25 – 2015-09-25
  • [学会発表] 連結されたメチル化シクロデキストリンの分子内スリッピング現象を用いた被覆共役分子の合成2015

    • 著者名/発表者名
      正井 宏、寺尾 潤、藤原 哲晶、辻 康之
    • 学会等名
      第13回 ホスト・ゲスト化学シンポジウム
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2015-06-06 – 2015-06-06
  • [図書] 光アライアンス2015

    • 著者名/発表者名
      正井 宏、辻 康之、寺尾 潤
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      日本工業出版株式会社
  • [図書] 化学工業2015

    • 著者名/発表者名
      正井 宏、寺尾 潤、藤原 哲晶、辻 康之
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      株式会社 化学工業社

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公開日: 2016-12-27  

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