分子デバイスの電子物性

電子素子の機能を有する分子を用いて、単分子レベルで動作する分子デバイスを研究しています。分子は多様な性質を持つ上、化学合成で大量生産が可能です。分子デバイスは単電子トンネリング[注1]や低消費電力など、多くの特徴をもつ微小デバイスとして機能することができます。また、従来のデバイスと混載が可能であるので、高機能電子デバイスへの発展が期待されます。当グループでは、ナノメートルオーダー[注2]のギャップを有するナノギャップ電極にさまざまな分子を架橋して、その電子物性を調べています。

[注1]単電子トンネリングとは電子間反発により電子が電極間を１個づつ移動する効果。
[注2]１ナノメートル（nm）は100万分の１ミリメートル。単分子サイズの寸法。

分子１個から数個レベルで電子素子の特性を持たせることができるので、従来のシリコンデバイスに比べて、低消費電力で高集積化に適した電子デバイスを実現できます。分子の種類を変えることで、さまざまな機能を有するデバイスを作製できます。

分子１個からさまざまな高機能デバイスを作製できます。たとえば、光応答性の分子を電極間に架橋し、分子に光を照射することで電極間の電流を制御できます。これを応用して、微小な光センサーや光スイッチの実現が考えられます。下の図はその一例です。最近ではポルフィリン誘導体などの巨大分子、生体分子を利用したバイオデバイスへの発展を目指して研究を続けています。

• T. Goto et al., Jpn. J. Appl. Phys. 45, 4285 (2006).
• W.-P. Hu et al., J. Am. Chem. Soc. 127, 2804 (2005).