π共役金属錯体二次元ナノシート半導体の界面創製と構造－物性相間

本研究の目的は、金属イオンと配位子とを組み上げることにより共役系金属錯体ナノシートを構築し、ボトムアップ構築及び構成要素の物性を利用することにより、ナノシートの特性を精密に制御する達成することにある。昨年度までの研究において、構成要素としてNi(II)とベンゼンヘキサチオール(BHT)を用いた、ニッケルビスジチオレンナノシートの構築を達成している(J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2462.)。本年度において、ビスジチオレン錯体部位の酸化還元特性を解明し、制御することで、ナノシートの電子状態の制御を達成した。多層のニッケラジチオレンナノシート(micro-1)に対し、TCNQアニオンラジカルによる還元、とアミニウムラジカルによる酸化を行い、還元体(reduced-1)と酸化体(oxidiZed-1)を合成した。XPSの硫黄のスペクトルを解析することで、redueed-1とoxidized-1はそれぞれ全てのビスジチオレン部位が-1価および0価のナノシートであることが分かった。この酸化還元特性を利用し、ナノシートの二次元的な電子特性の制御を行った。四端子を用いたvan derPawu法に利用することで、それぞれの価数における電気伝導性を測定した。その結果、0価のナノシートにおいて38Scm^<-1>という極めて高い値を示した。さらにこの電気伝導性は酸化状態により5000倍以上変化できることが分かった。こうしたスイッチング特性を有するボトムアップ型ナノシートはこれまでに例がなく、電子デバイスへの応用が可能な初の例である(日本結晶学会2013, 55, 323. 他)。また、この極めて高い電気伝導性を示したoxidized-1の電子状態の解明を、理論計算および光電子分光測定から行った。その結果、oxidized-1は金属的な電子状態を有することが判明し、これが高い電気伝導性の要因であると推察している。

本研究の目的は、金属イオンと配位子とを組み上げることにより共役系金属錯体ナノシートを構築し、ボトムアップ構築及び構成要素の物性を利用することにより、ナノシートの特性を精密に制御する達成することにある。昨年度までの研究において、構成要素としてNi(II)とベンゼンヘキサチオール(BHT)を用いた、ニッケルビスジチオレンナノシートの構築を達成している(J. Am. Chem. Soc. 2013, 135, 2462.)。本年度において、ビスジチオレン錯体部位の酸化還元特性を解明し、制御することで、ナノシートの電子状態の制御を達成した。多層のニッケラジチオレンナノシート(micro-1)に対し、TCNQアニオンラジカルによる還元、とアミニウムラジカルによる酸化を行い、還元体(reduced-1)と酸化体(oxidiZed-1)を合成した。XPSの硫黄のスペクトルを解析することで、redueed-1とoxidized-1はそれぞれ全てのビスジチオレン部位が-1価および0価のナノシートであることが分かった。この酸化還元特性を利用し、ナノシートの二次元的な電子特性の制御を行った。四端子を用いたvan derPawu法に利用することで、それぞれの価数における電気伝導性を測定した。その結果、0価のナノシートにおいて38Scm^<-1>という極めて高い値を示した。さらにこの電気伝導性は酸化状態により5000倍以上変化できることが分かった。こうしたスイッチング特性を有するボトムアップ型ナノシートはこれまでに例がなく、電子デバイスへの応用が可能な初の例である(日本結晶学会2013, 55, 323. 他)。また、この極めて高い電気伝導性を示したoxidized-1の電子状態の解明を、理論計算および光電子分光測定から行った。その結果、oxidized-1は金属的な電子状態を有することが判明し、これが高い電気伝導性の要因であると推察している。