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2022 年度 研究成果報告書

分子軌道を自在制御可能なπ接合型ピラー状分子ワイヤの開発

研究課題

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研究課題/領域番号 21K14602
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分32020:機能物性化学関連
研究機関大阪大学

研究代表者

横山 創一  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40811211)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2023-03-31
キーワード分子ワイヤ / 単一分子素子 / オリゴチオフェン / オリゴフェニレン / 分子エレクトロニクス / 単分子接合 / 単分子電気伝導度
研究成果の概要

本研究では、優れた電気伝導度特性を示す単分子素子の開発を目指し、アンカーとワイヤユニットの各種軌道配置を制御可能な分子構造「ピラー状分子ワイヤ」の構築、ならびにホッピングサイトを均質化可能な分子素子の構築に取り組んだ。具体的には、金属-π相互作用により単分子接合可能なπ共役骨格に対して、π共役オリゴマーを直交するように連結したピラー状分子ワイヤを設計することで、アンカー基とワイヤ基の各軌道配置が電気伝導度に与える影響を精査した。開発した分子ワイヤはアンカー基にπ軌道が広がることで、金電極と強く電子カップリングし、トンネル伝導領域において良好な電気伝導度を示すことを明らかにした。

自由記述の分野

構造有機化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、金-π軌道接合が接触抵抗を減少させることでコンダクタンスが向上すること、ワイヤ部では電荷がホッピングするサイトのエネルギー準位を揃えることが長距離電荷輸送時におけるコンダクタンス減衰の抑制につながるといった学術的知見を得ることができた。これら知見は、有機分子特有の低コンダクタンスという課題点を克服できる可能性を持つことから、次世代の有機デバイス素子材料を開発する上での有用な設計指針になることが期待できる。

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公開日: 2024-01-30  

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