含金属被覆型分子ワイヤの合成と分子エレクトロニクス素子への応用

金属包覆分子线的合成及其在分子电子器件中的应用

• 批准号: 13J01889
• 负责人: 正井 宏
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J01889/
• 关键词: 被覆型分子ワイヤ; ロタキサン; シクロデキストリン; 白金アセチリド; ルテニウムポルフィリン; 燐光発光; センサ; 分子接合; 分子内スリッピング; 固体燐光発光; 分子エレクトロニクス; 分子ワイヤ; 電荷移動度

被覆型分子ワイヤを等差的に伸張するプログラム合成法を開発し、被覆箇所と共役長が高度に制御された被覆型共役分子を得た。続いて、加熱のみによって被覆型共役分子を得る、分子内スリッピング法に関する詳細を探索し、その一般性を明らかにした。本手法によって合成した被覆型白金アセチリド錯体は強い燐光発光を示し、その量子収率は被覆によって向上することが示された。ヘテロ環を導入することで、軌道エネルギーを大きく変化させ、発光色を緑色から赤色へと変化させることも可能となった。これらの燐光発光は、被覆によって固体中でも失活することなく発現したことから、発光色をチューニング可能な固体燐光材料としての応用性が示された。続いて、被覆型メタロポリマーがセンサ材料の出力としても幅広く活用できることが明らかとなった。白金とルテニウム錯体を用いた被覆型バイメタロポリマーは、一酸化炭素ガスに応答して燐光発光強度が大きく変化した。また、被覆型白金アセチリドポリマーは、固体状態における塩化水素ガスセンサ材料として応答した。以上の結果は、被覆による量子収率の向上と、金属錯体特有の反応性、さらには固体燐光発光に対する被覆効果など、本研究に特有の様々な効果を融合した新規機能性であるといえる。さらに、金属含有の被覆型分子ワイヤの配線材料としてのポテンシャルを調べるため、固体中における分子内電荷移動度を測定し、理論化学計算によって軌道エネルギー変化を比較したところ、高い伝導性と機能性を両立するための設計指針が明らかとなった。最後に、分子配線の入口となる、電極界面における分子修飾として、ITO基板上で直立した被覆型接合分子の末端に反応点を導入したところ、基板上でのカップリング反応が進行し、共役分子が伸長することが原子間力顕微鏡観察によって示された。従って、本構造体の界面制御素子としての有用性が示されている。

开发了一种程序合成方法，以延伸涂层的分子线，并以高度控制的涂层位置和共轭长度获得涂层共轭分子。接下来，探讨了单独通过加热来获得涂层共轭分子的分子内滑动方法的详细信息，以阐明其通用性。通过该方法合成的涂层乙酰乙酰乙二醇复合物表现出较强的磷光发射，其量子产率被证明可以通过涂层改善。通过引入杂环，有可能显着改变轨道能量并将发光颜色从绿色变为红色。这些磷光发射在固态中也表达，即使在固态中也没有涂层，也表明它们用作能够调整发光颜色的固体磷光材料。然后发现涂层的金属聚合物也可以广泛用作传感器材料的输出。使用铂和芳族络合物涂层的双层聚合物对一氧化碳气体的响应显着改变了磷光强度。涂层的乙酰基聚合物也以固态的氯化氢气体传感器材料做出反应。可以说上述结果是一种新型功能性能，结合了本研究所特有的各种效果，例如由于涂层而导致的量子产量的提高，金属络合物所独有的反应性以及对固体磷光发射的涂层效应。此外，为了研究含金属涂层的分子电线作为接线材料的潜力，在固体中测量了分子内电荷迁移率，并使用理论化学计算进行了比较，并比较了轨道能的变化，并揭示了实现高电导率和功能的设计指南。最后，作为作为分子接线入口的电极界面上的分子修饰，在涂层连接分子的末端引入了一个反应点，直立于ITO底物上的涂层连接分子的末端，并且耦合反应在底物上进行了进展，表明偶联的分子通过邻苯0典礼的触及型分子的偶联。因此，显示该结构作为接口控制元素的有用性。

项目成果

Synthesis of Cyclic-Insulated Conjugated Anchor Molecule and Its Immobilization on ITO Substrate

环状绝缘共轭锚分子的合成及其在ITO基底上的固定化

• 发表时间: 2015
• 作者: Hiroshi Masai;Jun Terao;Tetsuaki Fujihara;Yasushi Tsuji
• 通讯作者: Yasushi Tsuji

被覆型共役メタロワイヤの合成と機能性

涂层共轭金属线的合成和功能

• 发表时间: 2015
• 作者: 正井 宏;寺尾 潤;藤原 哲晶;辻 康之
• 通讯作者: 辻 康之

Synthesis of Molecular Wires Strapped by π-Conjugated Side Chains: Integration of Dehydrobenzo[20]annulene Units

π-共轭侧链束缚的分子线的合成：脱氢苯并[20]轮烯单元的整合

• DOI: 10.1021/acs.joc.5b01414
• 发表时间: 2015
• 期刊: J. Org. Chem.
• 影响因子: 3.6
• 作者: J. Terao;M. Ohsawa;H. Masai;Y. Kurashige;T. Fujihara;and Y. Tsuji
• 通讯作者: and Y. Tsuji

Synthesis of Functionalized Insulated Molecular Wires by Polymerization of an Insulated π-Conjugated Monomer

通过绝缘π-共轭单体聚合合成功能化绝缘分子线

• DOI: 10.1039/c3cc47105e
• 发表时间: 2014
• 期刊: Chemical Communication
• 作者: Terao;J. ; Homma;K. ; Konoshima;Y. ; Imoto;R. ; Masai;H. ; Matsuda;W. ; Seki;S. ; Fujihara;T. ; Tsuji;Y.
• 通讯作者: Y.

環状被覆型共役アンカー分子の合成

环状包被的共轭锚分子的合成

• 发表时间: 2015
• 作者: 正井 宏;寺尾 潤;藤原 哲晶;辻 康之
• 通讯作者: 辻 康之