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2010 年度 実績報告書

分子スピンに基づく有機薄膜磁気抵抗素子の開発

研究課題

研究課題/領域番号 21685015
研究機関名古屋大学

研究代表者

松下 未知雄  名古屋大学, 大学院・理学研究科, 准教授 (80295477)

キーワード分子磁性 / 有機ラジカル / 有機導体 / 磁気抵抗 / プリンタブルエレクトロニクス / 有機薄膜トランジスタ
研究概要

印刷のような低エネルギー・低コストなプロセスを利用した磁気抵抗素子の作成を目指し、導電性を有する有機ラジカル分子の開発を進めた。すでに、TTF系スピン分極ドナーBTBNが、ラジカル分子の中性結晶にも関わらず高い導電性を示し、30K以下の低温ではあるものの、単一成分で、かつ溶液の塗布により得られる微結晶薄膜の状態で巨大磁気抵抗を発現することを見出しているため、その分子設計のコンセプトをもとに、磁気抵抗の発現温度を高めるための新規分子の開発を進めた。BTBNをリード化合物として、π共役系の硫黄原子をセレン原子に置換することで分子間相互作用を増大させる分子設計を行った分子に関しては、実際に伝導度が上昇し、BTBNと同様に中性結晶の状態で巨大磁気抵抗が観察された。しかしながらその際、磁気抵抗比は増大したものの、磁気抵抗の発現温度には低下がみられた。このことは、電気伝導を担う電子が分子間で非局在化することで、より多くの分子のラジカル部と相互作用できるようになり、磁場への応答性が高まる一方、ラジカル部との空間的重なりが低下することで発現温度が低下したと解釈できる。一方、BTBNと類似の骨格では、これ以上の発現温度の上昇は見込めないことが、この結果から明らかになった。電界効果トランジスターの素子構造を利用した電荷注入を前提とすれば、TTF等の高いドナー性を持つ分子骨格は必ずしも必要ではないため、より抜本的にラジカル部とπ共役部の相互作用を増大させる新たな分子設計を行い、合成に着手した。分子軌道計算の結果からはBTBNの数倍の相互作用が見込まれている。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2011 2010

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] Photoconductivity and FET performance of an n-type porphyrazine semiconductor2011

    • 著者名/発表者名
      Y.Miyoshi, T.Fujimoto, H.Yoshikawa, M.M.Matsushita, K.Awaga, T.Yamada, H.Ito
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 12 ページ: 239-243

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrodeposition as a superior route to a thin film molecular semiconductor2011

    • 著者名/発表者名
      S.Dalgleish, H.Yoshikawa, M.M.Matsushita, K.Awaga, N.Robertson
    • 雑誌名

      Chemistry of Science

      巻: 2 ページ: 316-320

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Superperiodic conductance in a molecularly wired double-dot system self-assembled in a nanogap electrode2010

    • 著者名/発表者名
      Y.Noguchi, T.Terui, Takuya Katayama, M.M.Matsushita, T.Sugawara
    • 雑誌名

      Journal of Applied Physics

      巻: 108 ページ: 94313

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Dual-gate field-effect transistors of octathio[8]circulene thin-films with ionic liquid and SiO_2 gate dielectrics2010

    • 著者名/発表者名
      T.Fujimoto, M.M.Matsushita, K.Awaga
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 97 ページ: 123303/1-3

    • 査読あり
  • [学会発表] 環状インドールトリマー誘導体結晶の一次元積層構造と電荷輸送特性2010

    • 著者名/発表者名
      小木曽達哉・松下未知雄・阿波賀邦夫
    • 学会等名
      第4回分子科学討論会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2010-09-14
  • [学会発表] 3回対称性を持つ環状インドールトリマーの合成と物性2010

    • 著者名/発表者名
      小木曽達哉・松下未知雄・阿波賀邦夫
    • 学会等名
      第21回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 年月日
      2010-09-10
  • [学会発表] Giant Negative Magnetoresistance in Molecule-based Coexisting Systems of Magnetism and Conductivity2010

    • 著者名/発表者名
      M.M.Matsushita
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Advanced Magnetic Materials and Applications
    • 発表場所
      仙台大学国際センター
    • 年月日
      2010-07-15

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公開日: 2012-07-19  

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