2013 Fiscal Year Annual Research Report
自己集合性錯体を利用した金属ナノワイヤーの構築と単分子伝導度測定
| Project/Area Number |
12J08348
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
大須賀 孝史 東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Keywords | 自己集合 / クラスター / 単分子伝導度 / 単結晶X線構造解析 |
|---|
| Research Abstract |
電子デバイスが高密度化し、材料の微細加工は数十nmスケールに達している。将来行われる数nmサイズの材料構築は、原子の大きさに相当するため、原子や分子を集積するボトムアップ型の戦略が有効である。我々は、箱型のかご状錯体の内部で平面状Au三核錯体を積層することで、Au数個(2-20個)からなる[3xn]型Auクラスターの構築に成功している(J. Am. Chem. Soc. 2010,132,15553)。このAuクラスターは全体をかご状錯体の有機配位子で覆われているため、外部との相互作用が十分はたらかないと考えられる。そこで本年度は分子設計を改良し、Auイオンが分子表面に露出したナノワイヤーの構築を行った。まず、錯体分子集積の足場とするために、Au三核錯体を底面にもつ水溶性トレー型分子を合成した。水中で積層構造を得るためには疎水効果が最も重要であるという知見から、浅い疎水ポケットをもつトレー構造さえあれば、平面分子の集積が可能であると考えた。三核錯体をピリジル基で修飾し、Pd (II)イオンを配位させることで、周囲がせり上がった構造を得た。この凹みには、平面状Au三核錯体がゲストとして認識された。全体として、Au三核錯体の積層数(n)は、溶媒条件やAg (I)イオンの添加に応じて任意の数(n=2-4)で調節できた。
一方、Auクラスター自体も高い伝導特性が期待されるため、STMを用いた測定を行った。Auクラスターは、金属数や配列に分布が無いため、電気伝導度特性に代表される基礎的な物性の解明に最適である。伝導度は他の導電分子と比較して極めて大きく、減衰率が小さいことから、Auワイヤーがnmサイズにおいても長距離電子輸送に適していることを示している(Angew. Chem. Int. Ed. 2013,52,6202)。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の目的は、金属錯体を集積することによる金属ナノワイヤーの作成と、伝導度特性の解明である。本年度は錯体集積の足場となるトレー分子を設計し、これを用いて金属ナノワイヤーの合成を達成した。これと平行し、既に合成していたAuクラスターの伝導度測定が可能であることを確認し、文献報告を行った。測定に得た多くの知見は、金属ナノワイヤーを測定する際にも活用でき、研究の進展は順調である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
昨年、合成に成功したAu6、Au9、Au12AgIナノワイヤーの単分子伝導度を測定し、長さに応じた特性を明らかにする。測定法は、昨年Auクラスターの伝導度測定に用いた方法を用いる。ナノクラスターはかご状の有機分子内部に包接、安定化されていた。一方、ナノワイヤーでは両端のAuイオンが分子表面に露出しているため、クラスターと比較して高い伝導度を示すことが期待される。さらに今回構築したワイヤーは、分子間において金属相互作用が期待される。これによりナノワイヤー同士を直列に配列することで、ワイヤーの飛躍的な伸長を行う。ワイヤーの会合度は溶液濃度を調整することによって調整する。
|
Research Products
(5 results)
