【研究分野】機能・物性・材料

【研究領域課題番号】10874095 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

微小電極 / 単分子膜 / LB膜 / 分子性導体 / 分子素子

【研究成果の概要】

1.導電性分子組織体の構築
LB法を用いて微小電極上に導電性超薄膜を形成することを目標に、新たな導電性薄膜の開発を行った。前年度までに、BEDO-TTF・CF_3TCNQ錯体、Au(tmdt)_2錯体およびを用いて導電性を有するLB膜を作製した。これらの錯体のうち、有望なAu(tmdt)_2錯体、TTF-macrocycles誘導体を中心に検討を行った。
2.LB膜分子組織体の構造・電気物性評価
得られた分子組織体について、AFMにより構造評価を行った。Au(tmdt)_2についてはミクロンオーダ-のドメイン構造が確認された。この膜は、後処理なしに1S/cm程度の導電性を示した。一方、TTF-macrocycles誘導体は、LB膜作製時の下層水のイオンを認識し、モルホロジーを変化させた。そこで、膜構造を単分子膜についてはBAM,LB膜については偏光スペクトル、透過およびRAS-IR用いてさらに詳細に評価した。現在、電流同時測定AFMにより、膜のモルホロジーと微小領域の電気伝導性との関連について評価を進めている。
3.微小電極の構築
これらのLB膜とのインターフェースをとるための微小電極について、フィンランドの中央技術研究所のグループと協力して、現在電極幅100ミクロン程度の電極を作製している。この電極の上に電気伝導性LB膜を作製して、そのインターフェース特性等をインピーダンスアナライザを用いて評価する予定である。

【研究種目】萌芽的研究

【研究期間】1998 - 1999

【配分額】2,000千円 (直接経費: 2,000千円)

【研究分野】電子材料工学

【研究領域課題番号】04555067 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

変位電流 / ラングミュア膜 / LB / 光異性化 / 相転移 / 液晶 / 有機単分子膜 / アゾベンゼン / LB膜 / 単分子膜 / 変位電流計測システム / LBトラフ / 光・変位電流変換

【研究成果の概要】

有機分子の持つ電子的および光学的機能を、分子レベルで引き出すことを可能にするための技術を、分子膜の極限の厚さを持つ単分子膜において実現することは、分子電子素子実現に向けた基盤技術の一つとして重要である。誘電体の分極という重要な基本概念を基礎とすれば、単分子膜に外部刺激(圧力、光、熱など)を与えた時、分子膜内で分子が動的に挙動する過程(双極子の回転など)を変位電流として検出可能とするためのシステムの構築が是非とも必要である。そこで、本研究では、第1の目的として、有機単分子膜に各種の外部刺激が加えられた時の出力を変位電流として計測できるようなシステムを開発することを目指した。さらに第2の目的として、開発したシステムを用いて有機単分子膜という分子膜レベルでの光変位電流変換型の新規な記録素子を試作することも目指した。
そして、国内外では単分子膜の変位電流を計測した例は知られていなかったため、試行錯誤ではあったが、以下に示す項目について、当初の計画をほぼ達成することができた。
1 水面上単分子膜の評価システムの開発
ダブルバリアを採用し、膜の圧縮・拡張、光刺激の各種モードに対する変位電流計測を行う事ができ、同時に光吸収測定も行える高機能な評価システムを開発した。
2 各種刺激(光、圧力)に対する水面上単分子膜の変位電流計測
3 単分子膜の光-変位電流変換機能
4 変位電流と吸収スペクトルの同時測定
5 固体基板上単分子膜の光-変位電流測定、熱刺激変位電流計測
光変位電流変換型記録素子の試作として、基板上単分子膜の変位電流計測を行い、波長や偏光による評価、熱刺激に対する応答を評価した。

【研究種目】試験研究(B)

【研究期間】1992 - 1994

【配分額】10,900千円 (直接経費: 10,900千円)

【研究分野】工業物理化学・複合材料

【研究領域課題番号】61470076 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

モレキュラーフォトダイオード / LB膜 / 単分子膜 / 光電変換 / 光誘起電子移動 / 人工光合成 / 蛍光寿命 / レーザーホトリシス / 電子素子 / 分子エレクトロニクス / フォトダイオード / 電子移動消光 / 長距離電子移動 / 分子素子

【研究成果の概要】

本研究は光合成の初期過程での光電荷分離機構を模した分子レベルでのフォトダイオードを作ることを目的としている。原理は2枚の透明電極の間に電子受容体(A)、増感色素(S)、電子供与体(D)を電極面に垂直方向にこの順に配置し、Sの光励起により生成した電子と正孔をそれぞれAとDに渡し、ベクトル的に電荷分離し、さらにこれらを電極で取り出し光電変換を達成するものである。この空間配置は、A、S、Dの機能部位を有するそれぞれの両親媒性化合物をLB法で順次積み重ねるか、1分子内にA、S、D部位を有する両親媒性化合物を単分子膜として向きを揃えて並べて達成する。
本研究では、Sとして励起寿命の長いピレンとルテニウムトリスビピリジン錯体を選び、LB膜積層系では、Aとしてビオロゲン、Dとしてフェロセンおよびフェロセンのアシル化誘導体部位を有する膜分子を用い、分子内単分子膜系では、A、S、Dとしてビオロゲン、ピレン、フェロセンを用い、その光電変換能について以下の項目について検討した。1.A/S/D又はD/S/A型累積LB膜のフォトダイオードの作成。2.AAA/SSSS/DDDなど各成分を多層化したLB膜から成るフォトダイオードの作成。3.A/SおよびS/D間の光誘起電子移動速度のナノ秒レーザーによる評価。4.上記電子移動速度のエネルギーギャップ則の検討。5.一分子内にA、S、D部位を有する折れ曲り型および直線型AーSーD三つ組両親媒性化合物の合成。6.折れ曲り型および直線型AーSーD三つ組分子の単分子膜によるフォトダイオードの作成。7.AーSおよびSーD二つ組両親媒性化合物の合成とこれらの化合物の光誘起電子移動速度のナノ秒およびピコ秒レーザーによる評価。8.A、S、D間の主としてビシクロ環による硬い結合による結合の合成化学的検討。

【研究種目】一般研究(B)

【研究期間】1986 - 1988

【配分額】6,700千円 (直接経費: 6,700千円)