光誘起トンネル電子移動を利用した分子素子の新しい走査プローブ顕微鏡による研究

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我々はアンテナ分子と電子受容体(A)、光受容体(S)、電子供与体(D)の三部位をもつA-S-D三つ組分子と混合単分子膜を形成することにより、天然の光合成と同様に光量子捕集と電荷分離を分業する二種のサブユニットから成る「分子光ダイオード」の作製を検討してきた。この「分子光ダイオード」の効率向上のためにはS^*-A、S^*-D系の光誘起電子および正孔移動速度の距離依存性、エネルギーギャップ依存性を明らかにする必要がある。本年度は、以下のような観点から検討した。1)分子光ダイオードの効率向上のための距離依存性の検討; フェロセンをD、ピレンまたはナフタレンをSとした二つ組両親媒性分子S-DについてS-D間を結ぶアルキル鎖の長さを変えたものを種々合成し、これらのLB膜内での光誘起トンネル電子移動の距離依存性を調べた。2)分子光ダイオードの効率向上のための結合鎖構造の検討; S-D間を連結している炭化水素鎖長を一定にして、炭化水素鎖の数を変化させた時の光誘起トンネル正孔移動速度の変化を調べるために,新しいS-D化合物の合成を検討した。3)分子と光STMの光接続に関する検討; 分子と光STMの光接続のために、光ファイバーの製造技術をさらに改良して分子レベルの二次元空間分解能を持つ近視野光学顕微鏡の開発を試みた。4)光ダイオード分子膜の作製条件およびその構造の評価; 光ダイオード分子と絶縁性両親媒性分子との混合単分子膜を作製して、その様子をAFM、FFM、そしてSSPMで観察した。この結果、製膜条件と膜内での分子の二次元配列形成の関係が検討された。5)A-S-D分子の光ダイオード性能の検討; 新しい光ダイオード機能を持つA-S-D分子を合成して、その性能の向上を図った。