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2017 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)

研究分担者 河内 岳大  龍谷大学, 理工学部, 准教授 (70447853)
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 / 金ナノロッド基板 / 分子素子 / 重合配線 / 連鎖的重縮合 / π共役系高分子 / YΔ変換 / 面内伝導度
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。
同志社大へ異動した第二年次は,実験室整備と装置立上げに加えて,新たな研究協力者の確保と基礎トレーニングのため,4ヶ月の遅延を生じた.そこで,第二年次の主たる目標を(1)の高密度に規則配列した金ナノロッド電極基板の量産においた.その結果,第一年次の東工大研究室における品質の高120 nm、直径は12nm、ロッド間距離17 nm、表面密度10^11個/cm2の金ナノロッドアレイ基板を作製できるようになった。その基板を用いた鈴木―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について検討し,再現確認した.
総じて、第二年次において、異動に伴う遅延は計画通りの4ヶ月にとどまり,本年度の目標をほぼ達成できたと考える。

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

同志社大へ異動した第二年次は,実験室整備と装置立上げに加えて,新たな研究協力者の確保と基礎トレーニングのため,申請時計画からの遅延を見込んだ.特に,基板作製担当の基礎トレーニングと電子顕微鏡担当者の確保の遅れはあったものの,見込みの4ヶ月の遅延にとどまり,修正した第二年次目標の(1)の高密度に規則配列した金ナノロッド電極基板の生産確立をほぼ達成できた.第一年次の東工大研究室で達成した品質の高120 nm、直径は12nm、ロッド間距離17 nm、表面密度10^11個/cm2の金ナノロッドアレイ基板を作製できるようになった。その基板を用いた鈴木―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について検討し,再現確認した.
以上より,本年度の目標をほぼ達成できたと考える。

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。ただし,金ナノロッド基板の下地の金電極の除去を行い,面内絶縁性を確保する必要があり,予備的に目処をつけた金ナノロッドアレイの転写プロセスを高品質で確立する必要がある.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

    (18件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 6件、 招待講演 13件)

  • [国際共同研究] Rutgers University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Rutgers University
  • [雑誌論文] Excited State Behavior of Single Strand and Bulk P3HT in Contact with a Au-Nanowire Array2018

    • 著者名/発表者名
      Mengdi Liu, Shuzo Hirata, Tomokazu Iyoda, Martin Vacha, and Piotr Piotrowiak
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 122 ページ: 7925-7933

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b12444

    • 査読あり / 国際共著
  • [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
  • [学会発表] 高分子ナノ相分離を利用した分子輸送チャンネルデバイスの開発2018

    • 著者名/発表者名
      彌田智一
    • 学会等名
      日本真空学会関西支部 第10回実用技術セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Integration of Dissimilar Materials for Advanced Function: Polymer, Protein, Inorganics and Living things2018

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Nojima, Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      Workshop on Functional Materials and Devices
    • 国際学会 / 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
      International Workshop on Electrified Interfaces for Energy Conversions (EIC2017)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Playing with 3D Templates in Nano/Micro Scale Block Copolymers, Algae, and Proteins2017

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      National Tsing Hua Univerisity, Seminar in Department of Chemical Engineering
    • 招待講演
  • [学会発表] Templated Functional Nano/Micro-structured Materials2017

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      Seminar in Beijing University of Chemical Technology
    • 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
    • 国際学会
  • [学会発表] テンプレート材料科学:ナノポアとマイクロコイル2017

    • 著者名/発表者名
      彌田智一
    • 学会等名
      最先端有機・無機ナノ材料に関する名古屋大学日中セミナー
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Playing with 3D templates in nano/micro scales - block copolymer, algae, diatom, and protein -2017

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      Seminar in Harbin Engineering University
    • 招待講演
  • [学会発表] 液晶ブロックコポリマー薄膜の特異なミクロ相分離と展開研究2017

    • 著者名/発表者名
      彌田智一
    • 学会等名
      高分子学会 関東高分子若手研究会
    • 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 30th International Microprocesses and Nanotechnology Conference (MNC 2017)
    • 国際学会
  • [学会発表] 高分子ナノ相分離の展開と挑戦 メンブレン、ナノチャンネル、分子グリッド配線2017

    • 著者名/発表者名
      彌田智一
    • 学会等名
      関西大学 化学生命工学部 化学・物質工学科講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] “かたち”を利用するナノ・マイクロ材料化学 -ブロックコポリマー、藻類、タンパク質ー2017

    • 著者名/発表者名
      彌田智一
    • 学会等名
      香川大学アドバンストセミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 分子回路工学をめざした分子グリッド配線技術 Molecular Grid Wiring toward Molecular Circtuitry2017

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      大阪大学基礎工学研究科講演会
    • 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)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Playing with 3D Templates in Nano/Micro Scale Block Copolymers, Algae, Diatom, and Proteins2017

    • 著者名/発表者名
      Tomokazu Iyoda
    • 学会等名
      South University of Science and Technology of China, MSE Research Seminar
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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