絶縁体ポリオキソメタレートの半導体化に成功

近赤外光を吸収し、不対電子をもつ新しい分子性導体

2024年　8月8日

国立大学法人東海国立大学機構 岐阜大学

絶縁体ポリオキソメタレートの半導体化に成功 近赤外光を吸収し、不対電子をもつ新しい分子性導体

本研究のポイント

・モリブデン12核および18核のポリオキソメタレートを白金多核錯体（ 注1）で繋ぎ、3種類の混合原子価集積体を合成した。

・得られた集積体中のモリブデンおよび白金の金属酸化数（注2）は非整数で、近赤外光を強く吸収し、動きやすい不対電子（注3）をもつことを明らかにした。

・常温での導電率は10−6 Scm−1であり、1.0 eV以下の活性化エネルギーをもつ半導体であることを明らかにした。

研究概要

　岐阜大学工学部 植村一広准教授、自然科学技術研究科 修士課程（令和6年） 修了生 大鹿桃果さん、同 修士課程（令和5年 ）修了生 長谷川遥さん、工学研究科 博士後期課程（令和5年） 修了生 高森敦志さん、東京大学大学院工学系研究科 佐藤正寛准教授は、ポリオキソメタレート（POM）を白金多核錯体で繋いで、電気を流すことに成功しました。

　POMは高原子価の金属が酸素で連なった多核金属錯体で、固体酸触媒として工業利用されている分子です。容易に多電子還元する性質がありますが、POM自体は絶縁体のため、通常は電気伝導性が非常に低く電気をほとんど通しません。今回、POMと白金多核錯体を電子的に相互作用させて非局在電子の伝導パスを作ると、電気伝導性が向上し、導電率10−6 Scm−1の半導体になることを明らかにしました。また、近赤外光を強く吸収することも大きな特徴です。POMは金属種や核数の異なる様々な派生体があり、白金多核錯体の種類も豊富であるため、組み合わせを変え、多くの類似体を得ることができ、バンドギャップ制御、高伝導体、電池や触媒への応用が期待されます。

　本研究成果は、2024年8月6日にAngewandte Chemie International Edition誌のオンライン版で正式に公開されました。

　研究成果を抽象的に、電子回路に組み込まれた集積体に電気が流れているCG（Computer Graphics）で表現しました（図1）。CGは本研究内容とイメージ案を元に、サイエンス・グラフィックス株式会社 辻野貴志氏によって制作され、掲載紙の裏表紙に採択される予定です（https://doi.org/10.1002/anie.202413887）。