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2016 年度 実績報告書

分子グリッド配線技術による分子回路工学の創成

研究課題

研究課題/領域番号 16H02299
研究機関同志社大学

研究代表者

彌田 智一  同志社大学, ハリス理化学研究所, 教授 (90168534)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード分子グリッド配線 / 金ナノロッドアレイ / 表面開始重合 / 表面増強ラマン散乱 / 架橋配線 / 伝導経路解析
研究実績の概要

本研究は、分子素子の本来のモチベーションである「分子で回路を創る」の視点に立ち戻り、多種多様な有機・超分子・高分子の簡便な電気伝導特性の評価と工学的に利用できるICチップのような集積化を試みる。これは、従来の「一対のナノギャップ電極を用いた夥しい回数の電気伝導測定と統計処理」を「夥しい数の超高密度ナノギャップ電極基板を用いた電気伝導特性の一括評価」に置き換える全く新しい方法論であり、(1)高密度に規則配列した金ナノロッド電極基板の量産、(2)金ナノロッド電極を架橋配線するπ共役系高分子ワイヤの連鎖的重縮合の開発、(3)金ナノロッド電極の表面プラズモンを利用した表面開始重合と表面停止重合の表面増強ラマン散乱(SERS)計測の開発、(4)分子グリッド配線基板のマクロな抵抗値から架橋配線一本の電気特性の評価の4つの要素技術からなる。
(1) について、高さは120 nm、直径は12 nm、ロッド間距離は17 nm、表面密度1011個/cm2の金ナノロッドアレイ基板を1 cm x 2 cm 以上の大面積で、格子欠陥率16%で、8枚/日の製造環境を整えた。(2)(3)については、既報の鈴木―宮浦カップリングによるドナー性のポリフルオレンの表面開始重合と表面重合停止を確立した。さらに、ペルフルオロアリール基とトリアルキルシリル基をもつAB型モノマーが連鎖的な機構による新規重縮合を開発し、同様に表面開始重合と表面重合停止を実現した。(4)については、三端子回路のYΔ変換をベースに、幾何学的に再帰型アルゴリズムを開発した。
総じて、第一年次において、各要素技術の目標をほぼ達成できたと考える。ただし、代表者の異動による東工大研究室の閉鎖と同志社大研究室の整備と立上げを迎え、半年間以上の実験ができない状況となり、上記4つの要素技術の再立ち上げと統合させた分子グリッド配線実験に備える準備が必要であった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

第一年次において、各要素技術の目標をほぼ達成できたと考える。統合技術としての分子グリッド配線実験にも着手したが、十分な検討と調査に至る前に、異動のための中断を余儀なくされた。
同志社大学の研究室立上げにおいては、実験室インフラ整備に4ヶ月、技術員公募から採用と基礎技術トレーニングに4ヶ月を要し、例えば、要素技術(1)の金ナノロッドアレイ電極の作製の最初の試作とナノ構造評価は2017年11月にズレ込みが生じた。要素技術(2)(3)については、グローブボックス内で行う有機・高分子合成の実験環境整備が遅れ、2018年春になってようやく着手できる見通しとなった。

今後の研究の推進方策

各要素技術の目標をほぼ達成できているので、最終年度に統合技術である分子グリッド配線実験を繰り返し行い、プロセスの最適化と表面化意思重合、表面重合停止、分子グリッド配線ネットワークのマクロな電気特性評価に邁進する予定である。
なお、ナノギャップ電極の専門家との共同研究を通じて分子グリッド配線技術との比較検討と最適化についても調査をはじめる。分子グリッド配線基板の展開研究として、超高感度センシングおよび異種分子グリッドの集積回路化についても最終年度後半に着手する予定である。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 6件)

  • [国際共同研究] Rutgers University/Brookhaven National Laboratory/Cornell University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Rutgers University/Brookhaven National Laboratory/Cornell University
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] Southeast University/BUCT/Institute of Chemistry, CAS(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Southeast University/BUCT/Institute of Chemistry, CAS
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      2
  • [雑誌論文] Effects of electrolytes on redox potentials through ion pairing2017

    • 著者名/発表者名
      Matthew J. Bird, Tomokazu Iyoda, Nicholas Bonura, Jin Bakalis, Abram J. Ledbetter, John R. Miller, J.
    • 雑誌名

      Electroanal. Chem.

      巻: 804 ページ: 107-115

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2017.09.030

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Generation dependent ultrafast charge separation and recombination in a pyrene-viologen family of dendrons2016

    • 著者名/発表者名
      Zheng Gong, Jianhua Bao, Keiji Nagai, Tomokazu Iyoda, Takehiro Kawauchi, Piotr Piotrowiak
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. B

      巻: 120 ページ: 4286-4295

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.6b01844

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A fast controlled synthesis of poly(p-phenyleneethynylene)s under transition-metal-free conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Asahi Motoshige, Junko Kakinuma, Tomokazu Iyoda, Takanobu Sanji
    • 雑誌名

      Polym. Chem.

      巻: 7 ページ: 2323-2328

    • DOI

      10.1039/c6py00030d

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis of multiarmed thienylene-tetrafluorophenylene alternating copolymers under transition-metal-free conditions2016

    • 著者名/発表者名
      Takanobu Sanji, Junko Kakinuma, Tomokazu Iyoda
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 49 ページ: 6761

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.6b01660

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Slowing translocation of single-stranded DNA by using nano-cylindrical passage self-assembled by amphiphilic block copolymer2016

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Yoshida, Yusuke Goto, Rena Akahori, Yasuhiko Tada, Shouhei Terada, Motonori, Komura, Tomokazu Iyoda
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 ページ: 18270-18276

    • DOI

      10.1039/C6NR06575A

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transition-Metal-Free Controlled Polymerization of 2-Polyfluorophenyl-5- trimethylsilylthiophenes: the Substituent Impact of Fluorine2016

    • 著者名/発表者名
      Takanobu Sanji, Keiji Nose, Junko Kakinuma, Tomokazu Iyoda
    • 雑誌名

      Polym. Chem.

      巻: 7 ページ: 7116-7125

    • DOI

      10.1039/C6PY01831A

    • 査読あり
  • [学会発表] Nanorods and Nanopores fabricated by Liquid Crystalline Block Copolymer2017

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      2017 International Workshop on Electrified Interfaces for Energy Conversions (EIC2017) Shonan Village Center, 2017/5/18-20
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular Grid Wiring based on Au Nanorod Array2017

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      ICC Final Meeting of The Rutgers Univeristy-Tokyo Institute of Technology NSF -JSPS International Collaboration in Chemistry Project
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanorods and Nanopores fabricated by Liquid Crystalline Block Copolymer2017

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      The 15th Pacific Polymer Conference (PPC15) December 10-14, 2017 @Xiamen, China
    • 招待講演
  • [学会発表] Nano/Micro Scale Materials templated from Block Copolymer, Algae, Diatom, and Protein -2016

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      National Tsing Hua Univerisity, Taiwan
    • 招待講演
  • [学会発表] Playing 3D Templates in Nano/Micro Scales    - Block Copolymer, Algae, Diatom, and Protein -2016

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      I2CNER Seminar Series September 9, 2016, Kyushu University
    • 招待講演
  • [学会発表] Playing 3D templates in nano/micro scales - block copolymer, algae, diatom, and protein -2016

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      1st Nano/Bioscience International Symposium 7-8 Oct 2016, Research Center for Nano-Bioscience Doshisha University
    • 招待講演

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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