自己組織化的積層化による分子スーパーキャパシタの構築

自组装堆叠构建分子超级电容器

• 批准号: 13874085
• 负责人: 魚崎 浩平
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-13874085/
• 关键词: 自己組織化; ナノクラスター; 表面分子反応; 分子集積; フェロセン; 分子スーパーキャパシタ; 機能性官能基; 金単結晶; 電気化学測定

機能性分子の積層化についてはすでに数多くの報告があるが、その構造が原子・分子レベルで制御された例はない。本研究は、結合性官能基の選択によって、機能性官能基の配向・配列と機能性官能基間の距離を制御しつつ積層化を行い、分子スーパーキャパシタを構築しようとするものである。本年度は、前年得られた結果を元に、以下の研究を実施し、初期の目的を達した。1.表面反応性の評価積層反応のキー反応としてアミド化およびエスラル化を採用し、まず金表面にカルボン酸末端を持つウンデカン酸チオール(MUA)単分子層を構築し、フェロセン環にアミノ基あるいは水酸基を持つ分子との反応性を電気化学的に評価した。アミド化がほぼ定正的に進行するのに対して、エステル化の収率は低かった。2.フェロセン分子の多層集積フェロセン環にチオール基とカルボン酸基を持つ分子を合成し、金表面にまず単分子層を構築し、その電気化学特性を評価した。ついで、フェロセン環にアミノ基あるいは水酸基を持つ分子を末端カルボン酸基との反応を利用して集積を試みた。1.での結果と同様、アミド反応による集積の方がはるかに効率良く進行した。3.電気化学性質を持つ金ナノクラスターの集積1,2では共有結合による集積を試みたが、より効率的な集積を目指して、フェロセンチオールとMUA単分子層で保護した金のナノクラスターをカチオン性ポリマーを結合体として静電的に集積した。20層まですべてのフェロセン基が電気化学的に活性であり、非常に大きな容量が得られた。

Functional molecules の product stratification に つ い て は す で に more く の report が あ る が, そ の tectonic が atoms, molecules レ ベ ル で suppression さ れ た example は な い. は this study, the combination of functionality の sentaku に よ っ て, functional faculties base の match to match column と の distance between functional of functionality を suppression し つ つ horizon line を い, molecular ス ー パ ー キ ャ パ シ タ を build し よ う と す る も の で あ る. The results of られた obtained in the current year and the year before last are を yuan に. The following <s:1> research を implementation <s:1> and the initial <s:1> goal を to achieve た た. 1. The surface against 応 sex の review 価 product layer against 応 の キ ー anti 応 と し て ア ミ ド change お よ び エ ス ラ ル を adopts し, ま ず gold surface に カ ル ボ ン acid end を hold つ ウ ン デ カ ン acid チ オ ー ル (MUA) を build し 単 molecular layer, フ ェ ロ セ ン ring に ア ミ ノ base あ る い は acid base を hold つ water molecules と の anti 応 sex を electric 気 chemical に review 価 し た. ア ミ ド change が ほ ぼ set is the に す る の に し seaborne て, エ ス テ ル change の 収 rate は low か っ た. 2. フ ェ ロ セ ン molecular の multilayer set product フ ェ ロ セ ン ring に チ オ ー ル base と カ ル ボ ン acid radical を hold つ molecular を synthetic し, gold surface に ま ず 単 molecular layer を build し, そ の electric 気 chemistry を review 価 し た. つ い で, フ ェ ロ セ ン ring に ア ミ ノ base あ る い は acid base を hold つ water molecules を end カ ル ボ ン acid radical と の anti 応 を using し て set product を try み た. 1. で と の results with others, ア ミ ド anti 応 に よ る set product の party が は る か に く sharper rate good for し た. 3. Electric chemistry 気 を hold つ gold ナ ノ ク ラ ス タ ー の set product 1, 2 で は mutual combination に よ る set product を try み た が, よ り な sharper rates set product を refers し て, フ ェ ロ セ ン チ オ ー ル と MUA 単 で molecular layer protection し た gold の ナ ノ ク ラ ス タ ー を カ チ オ ン sex ポ リ マ ー を combination と し て electrostatic に set product し た. 20 floors ま で す べ て の フ ェ ロ セ ン base が electric 気 chemical に active で あ り, very big に き が な capacity must ら れ た.

项目成果

A.Sato et al.: "A Ligand Substitution Reaction of Oxo-centred Triruthenium Complexes Assembled as Monolayers on Gold Electrodes"Physical Chemistry Chemical Physics. 3. 3420-3426 (2001)

A.Sato 等人：“在金电极上组装成单层的氧中心三钌配合物的配体取代反应”物理化学化学物理。

T.Nakanishi et al.: "Enantioselective Adsorption of Phenylalanine onto Self-Assembled Monolayer of 1, 1'-Binaphthalene-2,2'-dithiol on Gold"Journal of American Chemical Society. 124・5. 740-741 (2002)

T. Nakanishi 等人：“金上 1, 1-联萘-2,2-二硫醇的自组装单分子层上的苯丙氨酸的对映选择性吸附”美国化学会杂志 124・5（2002 年）。

K.Uosaki: "Electron and Ion Transfer through Multilayers of Gold Nanoclusters Covered by Self-Assembled Monolayers of Alkylthiols with Various Functional Groups"Faraday Discussion. 121. 373-389 (2002)

K.Uosaki：“通过具有各种官能团的自组装单层烷基硫醇覆盖的金纳米簇多层进行电子和离子传输”法拉第讨论。

Satoshi Nihonyanagi et al.: "Sum Frequency Generation Study on the Molecular Structures at the Interfaces Between Quartz Modified with Amino-Terminated Self-Assembled Monolayer and Electrolyte Solutions of Various pH and Ionic Strengths"Electrochimica Act

Satoshi Nihonyanagi 等人：“端氨基自组装单层改性石英与各种 pH 值和离子强度的电解质溶液界面分子结构的和频发生研究”电化学法

M.E.Quayam et al.: "Formation of Organic Monolayer on a Hydrogen Terminated Si(111)Surface via Silicon Carbon Bond Monitored by ATR FT-IR and SFG Spectroscopy : Effect of Orientational Order on the Reaction Rate"Chemistry Letters. 2. 208-209 (2002)

M.E.Quayam 等人：“通过 ATR FT-IR 和 SFG 光谱监测的硅碳键在氢封端的 Si(111) 表面上形成有机单分子层：取向顺序对反应速率的影响”化学快报。