旭硝子財団助成研究成果報告2023

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旭硝子財団　助成研究成果報告（2023）ナノレベルで分子の配列を人工的に制御することで，これまでに存在しない機能性をもつ光学超薄膜の創出に繋がる．我々は先行研究において，脂質分子/色素分子が均一に配列したバイオハイブリッド膜の成膜法を確立したが，その基本的な性質はまだ未知であった．本研究では，膜形成プロセスを分析し，膜形成方法を最適化した結果，大面積の単層ハイブリッド膜構造の取得に成功した．また，ハイブリッド膜の構造および光学特性を詳細に調べ，ハイブリッド膜の様々な興味深い特性を見出し，その原理を解明することができた．さらに，ハイブリッド膜構造を形成できる脂質分子と色素分子を探索し，ハイブリッド膜構造の応用可能性を広げた．Precise control of molecular alignment at the nano-level would open new possibilities to the creation of opti-cal ultrathin films with functionality that has never existed before. In our previous study, we established a method for forming bio-hybrid membranes with homogeneously aligned lipid/dye molecules, but the funda-mental properties of these membranes are still unknown. In this study, we analyzed the membrane formation process and optimized the membrane formation method, and succeeded in obtaining large-area monolayer hybrid membrane structures. In addition, the structural and optical properties of the hybrid films were investi-gated in detail, and various interesting properties of the hybrid films were found and their fundamental mech-anisms were elucidated. Furthermore, lipid and dye molecules that can form hybrid membrane structures were explored to expand the function and application possibilities of hybrid membrane structures.分子エレクトロニクスは，単一の分子を電極に架橋した分子ジャンクションを電子素子として使うことで，次世代の電子回路の開発が期待されている分野である．しかしながら，分子ジャンクション内の伝導度の低さやばらつきが問題となってきた．これまでの研究において，我々は有機分子ワイヤーに金属錯体を導入する手法を用い，高い伝導度を示す有機金属分子ワイヤーを報告した．本研究では，有機金属分子ワイヤーの配位子に立体障害を導入することにより，分子ジャンクション構造を安定化し，高い伝導度と伝導度のばらつきの小さい分子素子の開発を目指した．ブレイクジャンクション法およびラマン分光法による解析の結果から，配位子の立体障害が明確な伝導状態を実現する上で重要であることが明らかになった．Molecular electronics is a field that utilizes molecular junctions, which bridge a single molecule to electrodes, as electronic components to construct circuits, and it is expected to be the next generation of electronic circuits. However, low conductance and significant variability in conductance have been problematic in molecular junc-tions. In previous studies, we reported organometallic molecular wires that exhibit high conductance by intro-ducing metal complexes into organic molecular wires. In this study, we aimed to develop molecular devices with high conductance and low distribution by introducing sterically hindered units into the supporting ligands, thereby stabilizing the molecular junction structure. Analysis using the break-junction method and Raman spec-troscopy revealed that the steric hindrance of the ligands is crucial for achieving well-defined conduction states.32馬　騰17Teng MA田中　裕也18Yuya TANAKA２次元バイオハイブリッド超薄膜の特異的な光学性質の解明（2021採択）Research on the unique optical properties of the 2D bio-hybrid membranes(Project 2021)分子ジャンクションの構造安定化戦略に基づく有機金属単分子素子の開発（2021採択）Development of Organometallic Single-Molecule Devices Based on the Structural Stabilization Strategy of Molecular Junction(Project 2021)