含金属被覆型分子ワイヤの合成と分子エレクトロニクス素子への応用

金属包覆分子线的合成及其在分子电子器件中的应用

基本信息

批准号：
13J01889
负责人：
正井宏
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

被覆型分子ワイヤを等差的に伸張するプログラム合成法を開発し、被覆箇所と共役長が高度に制御された被覆型共役分子を得た。続いて、加熱のみによって被覆型共役分子を得る、分子内スリッピング法に関する詳細を探索し、その一般性を明らかにした。本手法によって合成した被覆型白金アセチリド錯体は強い燐光発光を示し、その量子収率は被覆によって向上することが示された。ヘテロ環を導入することで、軌道エネルギーを大きく変化させ、発光色を緑色から赤色へと変化させることも可能となった。これらの燐光発光は、被覆によって固体中でも失活することなく発現したことから、発光色をチューニング可能な固体燐光材料としての応用性が示された。続いて、被覆型メタロポリマーがセンサ材料の出力としても幅広く活用できることが明らかとなった。白金とルテニウム錯体を用いた被覆型バイメタロポリマーは、一酸化炭素ガスに応答して燐光発光強度が大きく変化した。また、被覆型白金アセチリドポリマーは、固体状態における塩化水素ガスセンサ材料として応答した。以上の結果は、被覆による量子収率の向上と、金属錯体特有の反応性、さらには固体燐光発光に対する被覆効果など、本研究に特有の様々な効果を融合した新規機能性であるといえる。さらに、金属含有の被覆型分子ワイヤの配線材料としてのポテンシャルを調べるため、固体中における分子内電荷移動度を測定し、理論化学計算によって軌道エネルギー変化を比較したところ、高い伝導性と機能性を両立するための設計指針が明らかとなった。最後に、分子配線の入口となる、電極界面における分子修飾として、ITO基板上で直立した被覆型接合分子の末端に反応点を導入したところ、基板上でのカップリング反応が進行し、共役分子が伸長することが原子間力顕微鏡観察によって示された。従って、本構造体の界面制御素子としての有用性が示されている。

我们开发了一种用于算术拉伸涂覆分子线的可编程合成方法，并获得了具有高度控制的涂覆位置和共轭长度的涂覆共轭分子。接下来，我们研究了仅通过加热即可获得包覆共轭分子的分子内滑动法的细节，并阐明了其一般性。该方法合成的包覆乙炔铂配合物表现出强磷光，且包覆后其量子产率得到提高。通过引入杂环，可以显着改变轨道能量并将发射颜色从绿色变为红色。这些磷光发射即使在固态下也通过涂覆而不会失活，表明它们作为可以调节发射颜色的固态磷光材料的适用性。随后，人们发现涂层金属聚合物可以广泛用作输出传感器材料。使用铂和钌络合物的涂覆双金属聚合物显示出响应一氧化碳气体的磷光强度的巨大变化。涂覆的乙炔铂聚合物也可作为固态氯化氢气体传感器材料。上述结果可以说是一种新颖的功能，结合了本研究特有的各种效果，例如通过涂层提高量子产率、金属配合物特有的反应性以及涂层对固态磷光的影响。此外，为了研究含金属涂层分子线作为布线材料的潜力，我们测量了固体中的分子内电荷迁移率，并使用理论化学计算比较了轨道能量的变化，并阐明了实现这两者的设计指南。最后，作为分子布线入口的电极界面处的分子修饰，在ITO基板上直立的涂覆结分子末端引入反应点，在基板上进行偶联反应，得到原子力显微镜显示，共轭分子会伸长。因此，证明了该结构作为界面控制元件的有用性。