Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

導電性高分子 / 分子素子 / 分子被覆導線 / 分子導線 / 超分子 / 包接錯体 / 原子間力顕微鏡 / ナノテクノロジー

我々は、最近絶縁性の環状分子であるシクロデキストリンから合成されたチューブ状分子、分子ナノチューブを代表的な可溶性導電性高分子であるポリアニリン(PANI)と溶液中で混合したところ、紐状の導電性高分子がチューブ状分子の空洞内に自発的に潜り込んだ超分子構造体いわば分子被覆導線が形成される現象を見出した。本研究では、この分子被覆導線を基板上の外部インターフェイス電極間に配し、外部インターフェイス電極間の電気特性の測定を行い、分子被覆導線の電気的特性を評価することを目指している。
数10nm間隔で電極を引くことは通常の光リソグラフィーでは不可能であるので、AFMリソグラフィーを用いてSiO_2またはアルミナ上に貴金属の4端子電極をもつ導電率測定用基板(電極間距離150nm程度)の作製に成功した。4端子間の電気抵抗が10TΩ以上と絶録性に優れ、基準物質としたカーボンナノチューブを用いたテスト測定でも導電率測定用基板としてきわめて良好な電気特性を示している。また、4端子基板の上に分子被覆導線を載せることにも成功し、未ドープ状態での分子被覆導線の導電率測定を世界で初めて実現した。作製した基板は下地にSiO_2を、電極に貴金属を用いているため、耐腐食性に優れ、基板上において導電性高分子をヨウ素やプロトン酸などの酸化剤でドーピングする際にも適用可能であると考えられる。このため、現在ドーピングされた分子被覆導線の導電率の測定を検討している。また、導電率の温度依存性測定を行うための準備をすすめている。

導電性高分子 / 共役系高分子 / 分子被覆導線 / 分子導線 / 超分子 / 包接錯体 / 原子間力顕微鏡 / ナノテクノロジー / 分子内導電率

我々は、最近絶縁性の環状分子であるシクロデキストリン(CD)を代表的な可溶性共役系導電性高分子であるポリアニリン(PANI)と溶液中で混合したところ、紐状の導電性高分子の回りに環状分子が自発的に集合し、ネックレス状の分子集合体いわば分子被覆導線が形成される現象を見出した。本研究では、このような環状分子または環状分子から合成される分子ナノチューブと導電性高分子からなる自己組織型分子被覆導線を作成し、分子被覆導線の分子配線としての有用性を実証することを目指した。
初年度は新規に原子間力顕微鏡(AFM)を導入し、CDあるいは分子ナノチューブとPANIからなる分子被覆導線の観察を試みた。AFMのノンコンタクトモードを用いて測定を行った結果、CDあるいは分子ナノチューブがPANI1本を単離して包接した棒状の錯体、すなわち分子被覆導線の観測に成功した。特に、分子ナノチューブとPANIについては、室温でしかも高い収率で分子被覆導線が得られることがわかった。さらに、AFMのカンチレバーを分子に接触させて動かすことにより、分子を移動したり、切断したりすることが可能であることが明らかとなった。分子をマニピュレートして任意の位置におく技術は、任意の2点間を分子被覆導線を用いて配線する際に重要である。
フィルム状の導電性高分子はドーピングを施さない状態では半導体または絶縁体であることが知られているため、次年度はドーピングを施した分子被覆導線の作成を試みた。分子被覆導線には架橋部分に隙間が存在し、小さなドーパントが入り込める可能性が高い。このため、分子被覆導線を作成した後にドーピングを行ったところ、光吸収測定およびAFM観察から分子被覆導線はドーピング可能であることが明らかとなった。
本研究において得られた知見は、現在ナノテクノロジーの中心課題である分子素子作成において問題となっている機能性分子間の配線材料に新しい方向性を与えるものである。

【研究分担者】
下村武史	東京大学	大学院・新領域創成科学研究科	助手	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
下村武史	東京大学	大学院・新領域創成科学研究科	助手	(Kakenデータベース)