化学平衡に基づく制御可能な動的応答性単分子素子の開発とその応用

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17K17863
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能物性化学; ナノ材料化学
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 谷 洋介 大阪大学, 理学研究科, 助教 (00769383)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: ブレークジャンクション法 / 単分子素子 / 分子ダイオード / ゆらぎ

研究成果の概要

分子エレクトロニクスは、分子を能動的に電子素子として利用することを目指す学問分野である。中でも、ひとつの有機分子でナノ電極を架橋した単分子素子は、最も基本的かつ重要な研究対象といえる。本研究では、分子特有の機能である化学反応を素子特性に取り入れるべく、安定な架橋形成を可能にするアンカーの評価と、それを用いて形成した分子素子の連続的な伝導特性の評価を行った。その結果、２種の分子素子において分子に由来する整流特性を観測することに成功した。特にそのうちの１つでは、この整流性が時間変化することを見出した。種々の対照実験から、この挙動は分子の動的な構造変化を反映していることが示唆された。

自由記述の分野

分子エレクトロニクス、有機合成化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

分子エレクトロニクスの研究では従来、時間的に変化しない静的な特性が主に注目されてきた。計測対象の中心は剛直な分子骨格や単純な炭素鎖であり、分子の運動や化学反応といった動的な特性は抑制すべき課題と考えられてきた。本研究のおよびその成果は、それら動的な特性を積極的に素子特性として利用するために重要な知見を与えるものである。単分子の架橋構造において重要な分子と電極の接合とその伝導特性の時間変化に関する知見が得られた他、接合ではなく分子に由来する素子特性の時間変化の観測にも成功した。これらの成果は、分子科学に基づく動的応答性を情報処理技術に応用するための重要なマイルストーンとなることが期待される。