OIST,異なる長さの銅ナノワイヤ製作法を開発

沖縄科学技術大学院大学(OIST)の研究グループは,銅原子の一つ一つを段階的に追加または除去することにより,異なる長さを持つ銅分子ワイヤの簡単な作製方法を発見した(ニュースリリース)。

分子エレクトロニクスでは電子部品として,単一分子またはナノスケール分子の集合体を使用している。バルク材料を分子ブロックに置き換え,小型コンピューティング機器を作製することを目的としている。

例えば金属原子は,ナノスケールの「分子ワイヤ」 に作り変えることができる。拡張金属原子ワイヤ(EMAC)としても知られている分子ワイヤは,単一金属原子の一次元ワイヤが,リガンドという有機分子で支えられている。分子ワイヤタイプの化合物は,LEDライトから触媒まで,幅広い用途に使用されている。

分子ワイヤというものには様々な長さがあり,それに応じて異なる分子特性や実用的な応用が可能となる。これまでに報告された最長のEMACはニッケルベースのものであり,単一の線状ワイヤに11個の金属原子が含まれている。

異なる長さの分子ワイヤを作製することは,特定のリガンドをその都度合成する必要があるため難しい。リガンドは,金属原子を連結させて直線の紐状に配置させることにより,分子ワイヤの形成を助ける。しかしながら異なる長さのリガンド作製は,精巧で複雑なプロセスとなることがある。

研究グループは,複数の分子ワイヤが合成可能な,単一のダイナミック・リガンド作り出した。この方法は,分子ワイヤに応じて毎回新しいリガンドを作製するよりも,はるかに効率的だという。

リガンドは,金属原子が入れるように一端が開き,また分子ワイヤが延長する際には,より多くの金属原子を収容するため,ワイヤに沿って滑り運動をする。これは伸び縮みができる分子のアコーデオンに似ており,このように一度にひとつずつ銅原子を追加および削除することで,1〜4 個の銅原子を含む異なる長さの分子ワイヤを構築することができる。

研究グループは今後,他の金属,もしくは異なる金属を合わせた分子ワイヤを作製できるようなダイナミック・リガンドを開発したいとしている。

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