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2021 年度 実施状況報告書

有機金属分子ワイヤーの配位子設計に基づく非対称分子ジャンクションの開発

研究課題

研究課題/領域番号 21K05211
研究機関東京工業大学

研究代表者

田中 裕也  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (90700154)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード分子ダイオード / 分子ワイヤー / ルテニウム / 分子エレクトロニクス
研究実績の概要

電極―分子―電極構造は分子ジャンクションと呼ばれ分子デバイスの基本構造であり、分子ジャンクションの機能開発をすることで高機能な分子デバイス開発が進展することが期待される.これまでに高い構造対称性を有する有機分子ワイヤーに関して広く研究が行われてきた.一方、我々は有機分子ワイヤーに金属錯体をドーピングした有機金属分子ワイヤーが高い伝導性を示すことを明らかとしてきた.今回、高次機能を持つ分子ジャンクションとして分子ワイヤーの非対称化に着目した.分子ワイヤーを非対称化することで電流が流れる方向を制御する整流機能の発現が期待される.本研究では有機金属錯体のうち異なる配位子を持つ,非対称性分子ワイヤーを開発しその機能を検証することを目的とした.
初年度は当初の計画の通り、主鎖が非対称となった分子ワイヤーの設計と合成を検討した.主鎖の中でも電極と相互作用する末端アンカー基に着目し、ピリジン、チオアニソール、アセチレンのうち異なる二種のアンカー基を持つ分子を設計した.ルテニウムジクロライドテトラホスフィン錯体を出発原料とし、対応するアセチリド錯体を逐次的に導入することで目的とする非対称分子ワイヤーを収率よく合成することに成功した.同定は核磁気共鳴装置、質量分析装置、赤外分光装置を用いて行なった.今後は得られた非対称分子ワイヤーの基礎物性を評価するとともに、分子ダイオードとして機能するかについて検討を行う.

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

当初の計画の通り、主鎖に非対称アンカーを持つ分子ワイヤーの合成に成功した.したがって研究は概ね順調に進展していると判断した。
また本研究課題に関連する成果を国際学術論文に4報報告した。

今後の研究の推進方策

非対称分子ワイヤーの電気化学的、分光学的性質を調査する。また金基板上での吸着特性調査を行い、金とのアンカー基選択的な相互作用が生じるかを評価する。得られた知見に基づき単分子電気伝導度でのI-V測定を検討し、分子の整流性を評価する。

次年度使用額が生じた理由

購入予定であった試薬類・消耗品類は、コロナ禍で生じた予期しない余剰予算により執行したため計画との差異が生じた。また当初参加を計画していた国内学会がオンラインでの開催となったことから旅費などの支出が不要となった。以上の理由から当初予定とは異なる執行計画となった。
今回の予算に関しては、分析に関わる消耗品として利用する。また年度途中において予算の使用経過に応じて柔軟に検討する。

  • 研究成果

    (21件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 1件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Selective Encapsulation and Unusual Stabilization of <i>cis</i> ‐Isomers by a Spherical Polyaromatic Cavity2022

    • 著者名/発表者名
      Yuasa Mana、Sumida Ryuki、Tanaka Yuya、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 28 ページ: -

    • DOI

      10.1002/chem.202104101

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimation of Electron Distribution over Dinuclear Organometallic Molecular Wires by “IR Tag” Analysis of Ancillary Acyl-Cp Ligands2022

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yuya、Takahashi Hiroki、Akita Munetaka
    • 雑誌名

      ACS Organic &amp; Inorganic Au

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1021/acsorginorgau.2c00005

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Carbon-rich organometallics: Application to molecular electronics2022

    • 著者名/発表者名
      Akita Munetaka、Tanaka Yuya
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 461 ページ: 214501~214501

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214501

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Single-molecule junctions of multinuclear organometallic wires: long-range carrier transport brought about by metal?metal interaction2021

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Yuya、Kato Yuya、Sugimoto Kaho、Kawano Reo、Tada Tomofumi、Fujii Shintaro、Kiguchi Manabu、Akita Munetaka
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 4338~4344

    • DOI

      10.1039/D0SC06613C

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Organometallic Molecular Wires with Thioacetylene Backbones, <i>trans</i> ‐{RS‐(C≡C) <sub> <i>n</i> </sub> } <sub>2</sub> Ru(phosphine) <sub>4</sub> : High Conductance through Non‐Aromatic Bridging Linkers2021

    • 著者名/発表者名
      Yashiro Atsushi、Tanaka Yuya、Tada Tomofumi、Fujii Shintaro、Nishino Tomoaki、Akita Munetaka
    • 雑誌名

      Chemistry ? A European Journal

      巻: 27 ページ: 9666~9673

    • DOI

      10.1002/chem.202100828

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cyclic monoterpenes trapped in a polyaromatic capsule: unusual selectivity, isomerization, and volatility suppression2021

    • 著者名/発表者名
      Sumida Ryuki、Tanaka Yuya、Niki Keita、Sei Yoshihisa、Toyota Shinji、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 9946~9951

    • DOI

      10.1039/D1SC01987B

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Supramolecular Singlet Fission of Pentacene Dimers within Polyaromatic Capsules2021

    • 著者名/発表者名
      Catti Lorenzo、Narita Haruna、Tanaka Yuya、Sakai Hayato、Hasobe Taku、Tkachenko Nikolai V.、Yoshizawa Michito
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 ページ: 9361~9367

    • DOI

      10.1021/jacs.0c13172

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of dominant conduction orbitals by peripheral substituents in paddle-wheel diruthenium alkynyl molecular junctions2021

    • 著者名/発表者名
      Ogawa Shiori、Chattopadhyay Swarup、Tanaka Yuya、Ohto Tatsuhiko、Tada Tomofumi、Tada Hirokazu、Fujii Shintaro、Nishino Tomoaki、Akita Munetaka
    • 雑誌名

      Chemical Science

      巻: 12 ページ: 10871~10877

    • DOI

      10.1039/D1SC02407H

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis, structural characterization, and reactivity of a dinuclear cobalt(II) (μ-hydroxo)(μ-pyrazolato) complex based on a hydrotris(pyrazolyl)borate ligand2021

    • 著者名/発表者名
      Komatsuzaki Hidehito、Ohira Kazunari、Tadokoro Shun、Yamasaki Yuta、Oouchi Hitomi、Satoh Minoru、Agou Tomohiro、Tanaka Yuya、Akita Munetaka、Nakazawa Jun、Hikichi Shiro
    • 雑誌名

      Inorganica Chimica Acta

      巻: 527 ページ: 120533~120533

    • DOI

      10.1016/j.ica.2021.120533

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of double-cone-shaped ZnO mesocrystals by addition of ethylene glycol to ZnO dissolved choline chloride?urea deep eutectic solvents and observation of their manners of growth2021

    • 著者名/発表者名
      Wagata Hajime、Harada Ginji、Nakashima Eriko、Asaga Motoki、Watanabe Tomoaki、Tanaka Yuya、Tada Masaru、Yubuta Kunio
    • 雑誌名

      CrystEngComm

      巻: 23 ページ: 8367~8378

    • DOI

      10.1039/D1CE01049B

    • 査読あり
  • [学会発表] チオフェンで架橋した有機金属分子スイッチの酸化還元刺激応答性2022

    • 著者名/発表者名
      両角 尚樹・田中 裕也・藤井 慎太郎・西野 智昭・穐田 宗隆
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
  • [学会発表] 表面増強ラマン分光法を用いた有機金属分子ワイヤーにおける長脚配位子効果の検討2022

    • 著者名/発表者名
      田中 裕也・金子 哲・小笠原 郁弥・西野 智昭・穐田 宗隆
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
  • [学会発表] Single-molecule conductance study of metallapolyyne molecular wires2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka
    • 学会等名
      Pacifichem 2021 Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Redox-responsive Organometallic Diruthenium Molecular Switch2021

    • 著者名/発表者名
      N. Morozumi, Y. Tanaka, S. Fujii, T. Nishino, M. Akita
    • 学会等名
      Pacifichem 2021 Congress
    • 国際学会
  • [学会発表] Metal acetylide molecular wires for single-molecule devices2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka
    • 学会等名
      Pacifichem 2021 Congress
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 酸化還元応答型二核分子スイッチの合成と単分子電気伝導度計測2021

    • 著者名/発表者名
      両角尚樹・田中 裕也・藤井 慎太郎・西野 智昭・穐田 宗隆
    • 学会等名
      第11回 CSJ化学フェスタ
  • [学会発表] Development of Redox-responsive Organometallic Diruthenium Molecular Switch2021

    • 著者名/発表者名
      N. Morozumi, Y. Tanaka, S. Fujii, T. Nishino, M. Akita
    • 学会等名
      第71回錯体化学討論会
  • [学会発表] Design of Organometallic Molecular Wires for Single-Molecule Electronics2021

    • 著者名/発表者名
      Y. Tanaka
    • 学会等名
      第71回錯体化学討論会
    • 招待講演
  • [学会発表] 酸化還元刺激に応答する有機金属単分子スイッチの開発2021

    • 著者名/発表者名
      田中 裕也・両角 尚樹・藤井 慎太郎・西野 智昭・穐田 宗隆
    • 学会等名
      第67回有機金属化学討論会
  • [学会発表] パドルホイール型二核ルテニウム有機金属分子ワイヤーの単分子電気伝導度における特異な置換基効果2021

    • 著者名/発表者名
      田中 裕也・小川詩織・藤井 慎太郎・西野 智昭・穐田 宗隆
    • 学会等名
      第45回有機電子移動化学討論会
  • [学会発表] 二核ルテニウムポリイン分子ワイヤーのルテニウム間相互作用と単分子電気伝導度の鎖長効果2021

    • 著者名/発表者名
      田中 裕也・鈴木 佳太・藤井 慎太郎・西野 智昭・穐田 宗隆
    • 学会等名
      ナノ学会第19回大会

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公開日: 2022-12-28  

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