| 研究課題/領域番号 |
16K04876
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| 研究機関 | 明石工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
中西 寛 明石工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (40237326)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 分子架橋 / 分子エレクトロニクス / 接合界面 / 機能性分子 / 第一原理計算 |
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| 研究実績の概要 |
分子架橋周りの電極を考え、ポルフィリンテープに電場を印加した場合のバンド構造の変化を第一原理計算を援用して調査した。ポルフィリンテープには、中心に２つの水素原子が結合した元のpristine porphyrin tapeと、１つの金属原子Mに置換した M-porphyrin tape (M=Co, Ni, Cu, Zn)を取り扱った。まず、ポルフィリンテープ分子面に主直に電場を印加した場合、0.5V/Åまで、ほとんどバンド構造に変化が見られなかった。これは垂直方向には電子状態の自由度が限られ電気双極子の誘起が困難なためである。分子面に平行にかけた場合、中心金属のd電子の占有数に応じてバンドギャップへのレスポンスが異なる、ハーフフィリング近傍のM=Co、Niでは変化が少なく（前者は僅かに減少、後者は僅かに増加）、満たされたM＝Cu、Znの場合バンドギャップが電場印加に対して増加した。フェルミレベル近傍にπバンドが存在するかどうかで、双極子誘起に差が出るためである。なお、Pristine porphyrin tapeでは、バンドギャップは逆に減少した。これは、水素原子の位置の自由度によるものと考えられる。
次に一酸化窒素が中心金属に吸着した場合の電場による変化を調査した。Co-porphyrin tapeにおいて分子面に主直に電場を印加した場合、吸着していない場合と同様バンドギャップにはほとんど変化がなかった。分子面の歪曲効果は、電気双極子もった吸着分子により大きくはなった。分子面に平行に電場を印加した場合は、吸着していない場合とは反対に増加する傾向を示した。一酸化窒素吸着によりフェルミレベル近傍のｄレベルが低エネルギー側に深く沈んだことによる。
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| 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
分子架橋周辺に電極を配置し電場を印加した場合に期待できる現象を、第一原理シミュレーションで、電場印加して調査することができた。電場印加方向がポルフィリンテープ分子面に垂直な場合と、水平な場合でそれぞれ特徴的なバンドギャップの変化が見いだされた。またその電場依存性は、中心金属の種類により変化することが分かった。これらは、ポルフィリンテープ架橋を電子デバイス化し活用する場合の有益なデザイン情報である。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまで得た成果をもとに、機能デバイスのデザインを行うとともに、成果をまとめて研究の総括を行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
予定していた物品費の値上がりにより、旅費が圧迫され調査研究成果報告のための出張ができなくなった。来年度補助金と合算してそれに充てる。
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