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2020 年度 実績報告書

単一鎖に剥離可能なアクチュエータ分子ナノワイヤの発動分子科学

公募研究

研究領域発動分子科学:エネルギー変換が拓く自律的機能の設計
研究課題/領域番号 19H05377
研究機関東北大学

研究代表者

坂本 良太  東北大学, 理学研究科, 教授 (80453843)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2021-03-31
キーワードナノワイヤ / 金属錯体 / アクチュエータ
研究実績の概要

分子ワイヤは長い分子であり、電子または正孔がその中をスムーズに流れることができるため、分子スケールの導電性ワイヤとして機能しうることから、分子または量子コンピューティングのための分子スケールのエレクトロニクスの最も重要なコンポーネントの1つとみなされる。しかしながら、分子ワイヤの調製には 2 つの大きな課題がある。1 つは、電極に固定化する際の長さと構造を正確に制御すること、もう 1 つは、高性能デバイスを得るために多数の機能性分子ユニットを結合および統合するのに十分な長さのワイヤを合成することである。本研究期間には、鉄とルテニウムを中心金属イオンとして有する、アニリノテルピリジン錯体の電気化学的カップリング反応を利用して、カーボン表面上に長尺分子ワイヤを高効率で作成する方法を確立した。得られたワイヤは、アゾベンゼンを架橋とするπ共役の直鎖状で剛直な構造を特徴とする。この電解重合法により、超長尺(最大7400ユニット、15μm相当)のビス(テルピリジン)鉄およびビス(テルピリジン)ルテニウム錯体分子ワイヤが得られた。この分子ワイヤは、クロノアンペロメトリーおよびクロノクーロメトリーにより、高速レドックス応答を示すことが見出された。グラッシーカーボン電極上に、ヘテロ金属錯体分子ワイヤを2段階連続電解重合反応により作製した。これらの分子ワイヤのサイクリックボルタモグラムは、2つのブロックの接合部における酸化還元電位差に起因するレドックスダイオード挙動を示した。本手法は、ポリマーワイヤーアレイを容易に合成し、カーボン上に機能性分子ワイヤを集積する方法を提供するものである。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 3件) 図書 (3件)

  • [国際共同研究] Universidad Autonoma de Madrid(スペイン)

    • 国名
      スペイン
    • 外国機関名
      Universidad Autonoma de Madrid
  • [国際共同研究] CNRS(フランス)

    • 国名
      フランス
    • 外国機関名
      CNRS
  • [雑誌論文] Two-Dimensional Metal?Organic Framework Acts as a Hydrogen Evolution Cocatalyst for Overall Photocatalytic Water Splitting2022

    • 著者名/発表者名
      Guan Jingyan、Pal Tigmansu、Kamiya Kazuhide、Fukui Naoya、Maeda Hiroaki、Sato Tetsu、Suzuki Hajime、Tomita Osamu、Nishihara Hiroshi、Abe Ryu、Sakamoto Ryota
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 12 ページ: 3881~3889

    • DOI

      10.1021/acscatal.1c05889

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Layered metal-organic frameworks and metal-organic nanosheets as functional materials2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Ryota、Fukui Naoya、Maeda Hiroaki、Toyoda Ryojun、Takaishi Shinya、Tanabe Tappei、Komeda Joe、Amo-Ochoa Pilar、Zamora Felix、Nishihara Hiroshi
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 472 ページ: 214787~214787

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214787

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Coordination chemistry for innovative carbon-related materials2022

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto Ryota、Toyoda Ryojun、Jingyan Guan、Nishina Yuta、Kamiya Kazuhide、Nishihara Hirotomo、Ogoshi Tomoki
    • 雑誌名

      Coordination Chemistry Reviews

      巻: 466 ページ: 214577~214577

    • DOI

      10.1016/j.ccr.2022.214577

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ultralong π-Conjugated Bis(terpyridine)metal Polymer Wires Covalently Bound to a Carbon Electrode: Fast Redox Conduction and Redox Diode Characteristics2021

    • 著者名/発表者名
      Wu Kuo-Hui、Sakamoto Ryota、Maeda Hiroaki、Phua Eunice Jia Han、Nishihara Hiroshi
    • 雑誌名

      Molecules

      巻: 26 ページ: 4267~4267

    • DOI

      10.3390/molecules26144267

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] ‘Click’ conjugated porous polymer nanofilm with a large domain size created by a liquid/liquid interfacial protocol2020

    • 著者名/発表者名
      Komeda Joe、Shiotsuki Ryo、Rapakousiou Amalia、Sakamoto Ryota、Toyoda Ryojun、Iwase Kazuyuki、Tsuji Masaki、Kamiya Kazuhide、Nishihara Hiroshi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 56 ページ: 3677~3680

    • DOI

      10.1039/D0CC00360C

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 分子性ナノシート・ナノワイヤの新展開2021

    • 著者名/発表者名
      坂本 良太
    • 学会等名
      第245 回有機エレクトロニクス材料研究会 「トポロジカル絶縁体」
    • 招待講演
  • [学会発表] Crystalline Graphdiyne Nanosheets Produced at a Gas/Liquid or Liquid/Liquid Interface2020

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto
    • 学会等名
      Pure and Applied Chemistry International Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 分子低次元物質の新展開2020

    • 著者名/発表者名
      坂本 良太
    • 学会等名
      CEMS Topical Meeting Onlineー 超分子ポリマーの進化形 ー
    • 招待講演
  • [図書] Functional Nanomaterials: Synthesis, Properties, and Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Ryota Sakamoto (Eds. W.-Y. Wong and Q. Dong)
    • 総ページ数
      560
    • 出版者
      WILEY-VCH
    • ISBN
      978-3-527-82855-5
  • [図書] ポストグラフェン材料の創製と用途開発最前線2020

    • 著者名/発表者名
      坂本 良太(柚原 淳司 監修)
    • 総ページ数
      448
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-657-5
  • [図書] グラフェンから広がる二次元物質の新技術と応用2020

    • 著者名/発表者名
      坂本 良太(吾郷 浩樹、齋藤理一郎 監修)
    • 総ページ数
      558
    • 出版者
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      978-4-86043-663-6

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公開日: 2023-12-25  

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