| 研究課題/領域番号 |
26248015
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
山下 正廣 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60167707)
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| 研究分担者 |
高石 慎也 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (10396418)
井口 弘章 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (30709100)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 強相関電子系 / ナノワイヤー金属錯体 |
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| 研究実績の概要 |
申請者は、本研究課題にいおいて、擬一次元ハロゲン架橋金属錯体というナノワイヤー金属錯体において、新奇な非線形現象を創出するという目的で研究を行っている。その中で、申請者は今回、Pd(II)-Pd(IV)の混合原子価状態とPd(III)の平均原子価状態との間で相転移を示す錯体[Pd(cptn)2Br]Br2 (cptn=1R,2R-cyclopentanediamine)を新規に開発することに成功した。この錯体は50K-150K程度の比較的幅広い温度領域で両電子状態がそう分離することで共存していることが明らかとなった。この現象をX線結晶構造解析、ESRスペクトル、光学伝導度スペクトル、Ramanスペクトル、光学顕微鏡観察などにより明らかにした。さらには、温度可変走査トンネル顕微鏡(STM)を測定することで、温度によって電子状態が変化する現象を実空間で観測することに初めて成功した。
また、新しい配位子dabdor(=1,4-dihydro-2R,3R-diaminobutaneを開発し、この配位子を用いた新規臭素架橋Pd錯体において、室温でPd(III)の平均原子価状態をとることを明らかにした。この電子状態をX線結晶構造解析、Ramanスペクトル、STM測定などにより明らかにした。また、さらにはナノワイヤー金属錯体のデバイス応用を視野に入れ、本錯体のナノ粒子化、単一分子層薄膜の作成などの試みも行っている。論文未発表であるが、ナノ粒子化による吸収極大波長のシフトなども観測されている。
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| 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
これまでに得た主な成果は、１．混合原子価―平均原子価相転移を示す新規臭素架橋パラジウム錯体の開発、２．室温で平均原子価状態を示す新規新規臭素架橋パラジウム錯体の開発である。今後、これらの化合物を用いて様々な物理的測定を通して新奇現象を明らかにしていく予定であるが、そのベースには必ず新物質の作成が必要であり、１年目でここに示した新物質を開発できたことから、今後の研究につながると考えている。
また、本錯体のデバイス化を視野に入れ、ナノ粒子化、単一分子層薄膜の作成などの試みも行っており、これまでにナノ粒子化による吸収極大波長のシフトなども観測されるなど、バルク結晶とは異なる物性を示しており、ナノ粒子化による効果を得ている。このように、新物質探索とナノファブリケーションを並行しておこなっており、次年度以降のデバイス化にむけて着実に下地を整えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２７年度は①新物質の開発、②単一分子層の実現などナノ構造の創出、③電界キャリアドーピングに重点を置いて研究を進める予定である。以下に、それぞれの課題における具体的な内容を述べる。
①新物質の開発：室温でパラジウム、あるいは白金（III）の平均原子価状態をとる物質を開発する。
②ナノ構造の創出：この課題においては、ボトムアップ法とトップダウン法を相補的に利用することでナノ構造を作成する。具体的にはグラフェンの合成などで用いられるMechanical exfoliation法を利用することで、ナノワイヤー金属錯体の単分子相を作り出す。また、ボトムアップ法としては、電解結晶化によるエピタキシャル成長を利用し、異なる金属のヘテロ接合を行いそれらの単分子層を得ることで、ヘテロ構造に起因した電子物性の創出を狙う。
③電界キャリアドーピング：最近、電界効果トランジスタのゲート電極として電気二重層を利用することで、高密度にキャリアドーピングする技術が確立されつつある。本年度はこの手法を用いることで本物質系の特徴である一次元電子系にキャリア注入を行い、電気伝導性、さらには熱電特性などの評価を行う。
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