Creation of nm-scale supramolecular devices based on synthetic chemical molecular wiring

有機分子と無機固体を複合化した有機無機ハイブリッド材料は、化学的および物理的特性を分子レベルで制御できるため、高性能な材料開発を可能にする。中でも、d電子に由来する様々な機能をもつ遷移金属錯体を金属酸化物半導体表面に導入することで、優れた電子的特性が期待される。しかし、分子間相互作用により金属錯体は凝集や不均化などが生じ、性能が低下しやすいという課題がある。この点に関して我々は最近、完全メチル化αシクロデキストリン(PM αCD)とトラン骨格からなる、[1]ロタキサン型構造を有するホスホン酸アンカーを開発し、金属酸化物上に単分子性を維持したまま高密度な表面担持が可能なことを示した。そこで本研究では、発光性遷移金属錯体の単分子での高密度担持を志向して、[1]ロタキサン型π共役リンカーを有する有機無機ハイブリッド型ルテニウム(II)錯体を開発した。本研究では、色素増感剤や可視光レドックス触媒として広く利用されているルテニウム(II)錯体に注目し、[1]ロタキサン型π共役リンカーを利用した有機無機ハイブリット材料の開発を行った。被覆π共役連結ルテニウム(II)錯体の合成を行い、その溶液系での光物性と酸化還元特性、それらの結果からHOMO-LUMOギャップの算出を行った。これらの結果において、対応するトリス(ビピリジン)ルテニウム錯体と同様であったことから、被覆π共役ユニット上に導入したルテニウム錯体が、本来の性能を損なうことなく機能することを確認した。次に、平坦なITO基板への固定化と物性評価を行った。まず初めに、CV、XPS、AFM測定結果から平坦なITO基板への被覆π共役連結ルテニウム(II)錯体の固定化を確認した。また、AFM測定結果から被覆体において顕著な凝集体の形成が確認されなかったことから、PM α-CDによるπ共役系の被覆が分散性の確保に有用であることが示された。

有機分子と無機固体を複合化した有機無機ハイブリッド材料は、化学的および物理的特性を分子レベルで制御できるため、高性能な材料開発を可能にする。中でも、d電子に由来する様々な機能をもつ遷移金属錯体を金属酸化物半導体表面に導入することで、優れた電子的特性が期待される。しかし、分子間相互作用により金属錯体は凝集や不均化などが生じ、性能が低下しやすいという課題がある。この点に関して我々は最近、完全メチル化αシクロデキストリン(PM αCD)とトラン骨格からなる、[1]ロタキサン型構造を有するホスホン酸アンカーを開発し、金属酸化物上に単分子性を維持したまま高密度な表面担持が可能なことを示した。そこで本研究では、発光性遷移金属錯体の単分子での高密度担持を志向して、[1]ロタキサン型π共役リンカーを有する有機無機ハイブリッド型ルテニウム(II)錯体を開発した。本研究では、色素増感剤や可視光レドックス触媒として広く利用されているルテニウム(II)錯体に注目し、[1]ロタキサン型π共役リンカーを利用した有機無機ハイブリット材料の開発を行った。被覆π共役連結ルテニウム(II)錯体の合成を行い、その溶液系での光物性と酸化還元特性、それらの結果からHOMO-LUMOギャップの算出を行った。これらの結果において、対応するトリス(ビピリジン)ルテニウム錯体と同様であったことから、被覆π共役ユニット上に導入したルテニウム錯体が、本来の性能を損なうことなく機能することを確認した。次に、平坦なITO基板への固定化と物性評価を行った。まず初めに、CV、XPS、AFM測定結果から平坦なITO基板への被覆π共役連結ルテニウム(II)錯体の固定化を確認した。また、AFM測定結果から被覆体において顕著な凝集体の形成が確認されなかったことから、PM α-CDによるπ共役系の被覆が分散性の確保に有用であることが示された。