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二重トンネル接合を介したクーロンステアケースの発見以来、微細Auナノ粒子の単電子トンネル素子(単電子トランジスタ、フローティングゲートメモリ)への応用が注目されるようになった。すなわち、静電容量の小さい粒径2nm程度のAuナノ粒子を電子の量子化輸送(1～数個単位で輸送)物質として用いることで、室温でのクーロンブロッケード現象が実現できるため、その二次元超格子は、単電子トンネル効果を利用した素子へと展開できる。本年度はまず、配位子殻厚さの劇的な減少および伝導パスへのπ電子雲垂直挿入を実現するため、2種類のポルフィリン誘導体および亜鉛ポルフィリン誘導体を設計・合成、アトロプ同位体の単離・単結晶X線解析による同定後、ポルフィリン誘導体保護Auナノ粒子(粒径:1～3nm)を合成した。それらのUV-visスペクトルから、ポルフィリンπ軌道はAuナノ粒子のバンドと混成し、その度合いはAuナノ粒子の粒径の減少に伴い小さくなることが示唆された。また、ポルフィリンより平面性の高いフタロシアニン誘導体を用いた場合では、フタロシアニンのQ帯に帰属されるピークが消滅したことから、大環状π共役分子のπ軌道-Auナノ粒子表面距離を精密に制御することにより、量子抵抗近辺で配位子のトンネル抵抗を制御できる可能性があることが分かった。さらに、Auナノ粒子を化学結合で電極と結合させることにより、トンネル抵抗を大きく低減できることを実証した。
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