フラーレンを素材とするナノデバイスの設計・構築

以富勒烯为材料的纳米器件的设计与构建

基本信息

批准号：
01J00280
负责人：
中西尚志
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Nagasaki University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2003
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J00280/
关键词：
フラーレンフラーレン脂質人工脂質二分子膜カチオン性脂質還元剤ダブルデッカー型フタロシアニンルテニウム二核錯体ポルフィリンオリゴマーカチオン性マトリックス気-液界面ラングミュアー膜自己組織化単分子膜

项目摘要

採用最終年度となる本年度は以下の四つの課題に主に取り組み、研究を総括した。(1)フラーレンC_<60>並びにC_<70>と両親媒性脂質のコンポジット薄膜を基板上へ作製し、水中における還元挙動について様々な電気化学的手法及び化学的還元により比較検討した。フラーレン薄膜の水中における還元挙動は、マトリックスとしてカチオン性脂質薄膜を用いた場合のみ特異的に観測でき、フラーレン還元体の対カチオンとして脂質マトリックスのカチオン部位がその働きを担っていることを立証した。この結果は、国際学会proceedings(Fullerenes)に発表し、現在論文投稿中。(2)上記カオチン性脂質をπ-共役系色素分子であるフタロシアニンに応用した。ダブルデッカー型ルテシウムフタロシアニンとカチオン性脂質コンポジット薄膜修飾電極において、実験的に初めて第五還元波の観測に成功し、その特異な電気化学挙動に関して熱力学的に検討した。さらに、有機溶媒均一系における電気化学特性、スペクトル特性との比較検討も行い、本系のエレクトロクロミックデバイスへの応用の可能性を見出した。この結果は、Journal of Porphyrins and Phthalocyanines及びJournal of Physical Chemistry Bに発表。(3)脂質薄膜マトリックスを金属錯体へ応用した(有機・無機ハイブリッド薄膜)。ルテニウムニ核錯体と脂質マトリックスコンポジット薄膜系において、錯体由来の電子移動特性の観測、脂質二分子膜相転移による電子移動反応制御、一酸化炭素分子との結合特性などを詳細に明らかにした。この結果の一部はElectrochemical and Solid-State Lettersへ発表し、更に現在論文投稿中。(4)昨年度7月から本年度5月まで、英国オックスフォード大学のHarry Anderson研究室へ渡航し、電極上へ自己組織化可能なポルフィリンオリゴマーの合成、表面機能評価などを行った。分子設計の再検討が必要であったが、得られた知見を活かし、本年度10月より岡崎分子科学研究所の小川研究室において、二次元組織化ポルフィリンオリゴマーに関する研究に取り組んだ。これは構造規制された様々な分子の単一分子導電性観測を目指した研究の一環である。以上、採用期間において展開した研究で得た知見より、新規ナノスケール分子デバイスの構築への一指針を提案できたものと考える。

今年是招聘工作的最后一年，我们主要解决了以下四个问题并进行了研究总结。 (1)在基底上制备了富勒烯C_<60>和C_<70>与两亲性脂质的复合薄膜，并采用各种电化学方法和化学还原方法对比研究了它们在水中的还原行为。只有当使用阳离子脂质薄膜作为基质时，才能特异性地观察到富勒烯薄膜在水中的还原行为，并且已经证明，脂质基质的阳离子部分起到了还原富勒烯的抗衡阳离子的作用。。研究结果已在国际会议论文集（富勒烯）上发表，目前正在提交一篇论文。 (2)将上述阳离子脂质应用于π-共轭染料分子酞菁。我们首次在双层型镥酞菁和阳离子脂质复合薄膜修饰电极中成功观察到第五次还原波，并从热力学角度研究了其独特的电化学行为。此外，我们还对均相有机溶剂体系中的电化学和光谱特性进行了比较研究，发现了将该体系应用于电致变色器件的可能性。研究结果发表在《Journal of Porphyrins and Phthalocyanines》和《Journal of Physical Chemistry B》上。 (3)脂质薄膜基质在金属配合物(有机/无机杂化薄膜)中的应用。在钌双核络合物和脂质基质复合薄膜体系中，详细阐明了络合物的电子传递特性的观察、脂质双层膜相变对电子传递反应的控制以及与一氧化碳分子的键合特性。部分成果已发表在《Electrochemical and Solid State Letters》上，目前正在提交论文。（4）去年7月到今年5月，我前往英国牛津大学Harry Anderson实验室，在那里合成了可以自组装到电极上的卟啉低聚物，并评估了它们的表面功能。尽管有必要重新考虑分子设计，但我从今年10月开始在冈崎分子科学研究所小川实验室利用所学到的知识开始了二维组织卟啉低聚物的研究。这是旨在观察各种结构调节分子的单分子电导率研究的一部分。根据招募期间进行的研究获得的知识，我们相信我们已经能够提出构建新型纳米级分子器件的指南。