逐次合成法による高次機能性ポルフィリンアレイ単分子デバイスの実現

様々な中心金属を有するポルフィリン錯体について、ブレークジャンクション法により単分子の電気伝導度の測定を行った。その結果、理論式に従って電気伝導度と金属ポルフィリンのHOMOとの間に相関を持つことが実際に確かめられた。ここで理論式によるフィッティングによって単分子架橋状態における金電極のフェルミ準位及び分子と電極とのカップリングΓを求めることが可能ではないかと考えた。最終的に、ΔSCF法により計算されたイオン化ポテンシャルと電気伝導度を持ちいてフィッティングを行ったところ、鏡像電荷効果を考慮し、フェルミ準位が-4.8eV、Γが-6.6meVであるとそれぞれ求まった。フェルミ準位については、バルク金属表面のものと比較的同様であり、これは単分子架橋において、分子が表面に与える影響が十分に少ないためであると考えられる。また、Γについては計算値と比較して妥当な値であると考えられる。以上のように、様々な金属ポルフィリンの電気伝導度とイオン化ポテンシャルの関係から、分子架橋におけるエネルギー準位の位置関係を知ることに成功した。また、ブレークジャンクション法において破断の過程で分子に張力が印加されていることに着眼し、力学刺激により動作する機能性単分子デバイスの評価を試みた。力学刺激に応答する骨格としてはスピロピランを用い、力学刺激を伝えるのに十分強いアンカーであるチオールを導入した分子を合成した。この分子について、MCBJ法によりI-V特性の評価を行った。その結果、スピロピラン状態においては整流性をしめし、メロシアニン状態においては対称なI-Vカーブを示すことが明らかとなった。更に、電極間距離を大きくし張力を印加することで整流を示すI-Vカーブから対称なI-Vカーブへの変化の観測に成功し、スピロピランの異性化を実現できたと考えている。

様々な中心金属を有するポルフィリン錯体について、ブレークジャンクション法により単分子の電気伝導度の測定を行った。その結果、理論式に従って電気伝導度と金属ポルフィリンのHOMOとの間に相関を持つことが実際に確かめられた。ここで理論式によるフィッティングによって単分子架橋状態における金電極のフェルミ準位及び分子と電極とのカップリングΓを求めることが可能ではないかと考えた。最終的に、ΔSCF法により計算されたイオン化ポテンシャルと電気伝導度を持ちいてフィッティングを行ったところ、鏡像電荷効果を考慮し、フェルミ準位が-4.8eV、Γが-6.6meVであるとそれぞれ求まった。フェルミ準位については、バルク金属表面のものと比較的同様であり、これは単分子架橋において、分子が表面に与える影響が十分に少ないためであると考えられる。また、Γについては計算値と比較して妥当な値であると考えられる。以上のように、様々な金属ポルフィリンの電気伝導度とイオン化ポテンシャルの関係から、分子架橋におけるエネルギー準位の位置関係を知ることに成功した。また、ブレークジャンクション法において破断の過程で分子に張力が印加されていることに着眼し、力学刺激により動作する機能性単分子デバイスの評価を試みた。力学刺激に応答する骨格としてはスピロピランを用い、力学刺激を伝えるのに十分強いアンカーであるチオールを導入した分子を合成した。この分子について、MCBJ法によりI-V特性の評価を行った。その結果、スピロピラン状態においては整流性をしめし、メロシアニン状態においては対称なI-Vカーブを示すことが明らかとなった。更に、電極間距離を大きくし張力を印加することで整流を示すI-Vカーブから対称なI-Vカーブへの変化の観測に成功し、スピロピランの異性化を実現できたと考えている。