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MOLECULAR WIRING BOARD

Foreign code F160008703
File No. S2014-1288-N0
Posted date Mar 30, 2016
Country WIPO
International application number 2015JP070966
International publication number WO 2016017522
Date of international filing Jul 23, 2015
Date of international publication Feb 4, 2016
Priority data
  • P2014-154107 (Jul 29, 2014) JP
Title MOLECULAR WIRING BOARD
Abstract [Problem] To provide a molecular wiring board that functions as a molecular device and for which sufficiently reliable molecular conductivity evaluation can be obtained. [Solution] A molecular chain (30) is crosslinked on an electrode (20) disposed on a substrate (10). The molecular chain (30) is crosslinked through polymerization. For the polymerization, an initiator (31) and a terminator (32) are bonded to the electrode (20) beforehand. After the bonding of the initiator (31) and terminator (32), spectroscopic analysis is carried out on the initiator (31) and terminator (32), and a spectrum before starting (solid line) is acquired. Further, spectroscopic analysis is similarly carried out after polymerization is complete, and a spectrum after starting (dashed line) is acquired. The number of crosslinks can be determined on the basis of the difference between these spectrums. In view of the crosslinking of molecular chains (30) on myriad electrodes (20), the resistance between electrodes (20) is collectively assessed. The conductivity of an individual molecular chain (30) can be evaluated on the basis of the determined number of crosslinks and the determined resistance.
Scope of claims (In Japanese)[請求項1]
基板と、
前記基板上に、間隔をもって相互離間するとともに、所定の規則をもって無数に配設された電極と、
前記電極のうち隣り合う前記電極間の伝導を許容するように前記隣り合う前記電極間を架橋する、所定の分子の集合体にて構成される分子鎖と、
を備えた分子配線基板であって、
前記分子鎖は、
前記架橋を達成するために、前記電極が前記基板上へ配設された後に、前記所定の分子の一部を前記電極に接合し、前記一部の分子を起端・終端として残りの分子を重合または自己組織化することで構成され、
前記所定の分子に対して、分光分析を実施した場合において、
前記電極への接合後であって前記重合および前記自己組織化のいずれも開始されていない状態での前記分光分析の実施により検出されるスペクトルである開始前スペクトルと、
前記重合または前記自己組織化の開始後での前記分光分析の実施により検出されるスペクトルである開始後スペクトルとの所定の差異に基づいて、前記隣り合う前記電極間における前記分子鎖の架橋数が決定され、
前記隣り合う前記電極の間隔よりも大きい間隔である検出間隔の両端点にて検出される抵抗値と、
前記検出間隔と、
前記隣り合う前記電極の間隔と、
に基づいて、
前記隣り合う前記電極の間隔における抵抗値が決定され、
前記決定された架橋数と、前記決定された抵抗値とに基づいて、前記電極の間隔における前記分子鎖の伝導性を決定することを特徴とする分子配線基板。
[請求項2]
請求項1に記載の分子配線基板において、
前記分光分析は、ラマン分光分析または蛍光分光分析であり、
前記開始前スペクトルおよび前記開始後スペクトルは、前記分光分析が前記ラマン分光分析である場合には、振動スペクトルであり、前記分光分析が前記蛍光分光分析である場合には、電子スペクトルであることを特徴とする分子配線基板。
[請求項3]
請求項2に記載の分子配線基板において、
前記分光分析は、前記ラマン分光分析であり、
前記開始前スペクトルおよび前記開始後スペクトルにおける前記所定の差異は、
前記開始前スペクトルにおける前記接合された分子の振動に対応するピークである開始前ピークの強度と、前記開始後スペクトルにおける前記接合された分子の振動に対応するピークである開始後ピークの強度との差異であることを特徴とする分子配線基板。
[請求項4]
請求項3に記載の分子配線基板において、
前記開始前ピークおよび前記開始後ピークは、それぞれの波数が同一となるものが用いられ、
前記分子鎖の架橋数は、
前記開始前ピークおよび前記開始後ピークの強度の差異が大きいほど、より大きい数に決定されることを特徴とする分子配線基板。
[請求項5]
請求項4に記載の分子配線基板において、
前記分子鎖は、前記分子を重合することで構成され、
前記開始後スペクトルは、前記重合の開始後であって前記重合の完了後に、前記ラマン分光分析が実施されることで取得され、
前記開始前ピークおよび前記開始後ピークは、前記電極に接合された分子であって前記重合の終端となる分子の振動に対応するとともに、前記開始前ピークの強度が前記開始後ピークの強度よりも大きいものを用いることを特徴とする分子配線基板。
[請求項6]
請求項1乃至請求項5の何れか一項に記載の分子配線基板において、
前記分子鎖は、前記分子を重合することで構成され、
前記電極に接合する分子であって前記重合の起端となる分子は、表面開始剤であり、
前記電極に接合する分子であって前記重合の終端となる分子は、表面停止剤であり、
前記表面開始剤、および前記表面停止剤は、
炭素-炭素間に3重結合を少なくとも1つ備えるとともに、前記3重結合にかかる炭素を介し、前記電極と接合されることを特徴とする分子配線基板。
[請求項7]
請求項6に記載の分子配線基板において、
前記分子鎖の架橋数は、
前記開始前スペクトルおよび前記開始後スペクトルの前記所定の差異と、更に、前記電極に接合された前記表面開始剤および/または前記表面停止剤の接合数とに基づいて決定され、
前記接合数は、
前記表面開始剤および/または前記表面停止剤に対して、前記分光分析を実施した場合において、
前記基板への前記電極の配設後であって、前記電極への前記表面開始剤および前記表面停止剤がいずれも接合されていない状態での前記分光分析の実施により検出されるスペクトルである接合前スペクトルと、
前記電極への前記表面開始剤および/または前記表面停止剤が接合された後であって、前記重合が開始されていない状態での前記分光分析の実施により検出されるスペクトルである接合後スペクトルとの所定の差異に基づいて決定されることを特徴とする分子配線基板。
[請求項8]
請求項6又は請求項7に記載の分子配線基板において、
前記分子鎖は、パイ共役系高分子で構成されることを特徴とする分子配線基板。
[請求項9]
請求項8に記載の分子配線基板において、
前記分光分析は、
ラマン分光分析であり、
前記開始前スペクトル、前記開始後スペクトル、前記接合前スペクトル、および前記接合後スペクトルは、
振動スペクトルであり、
前記開始後スペクトルは、
前記重合の開始後であって前記重合の完了後に、前記ラマン分光分析が実施されることで取得され、
前記開始前スペクトルおよび前記開始後スペクトルにおける前記所定の差異は、
前記開始前スペクトルにおける前記表面停止剤の前記3重結合にかかる炭素の振動に対応するピークである開始前ピークの強度と、前記開始後スペクトルにおける前記表面停止剤の前記3重結合にかかる炭素の振動に対応するピークである開始後ピークの強度との差異であり、
前記接合前スペクトルおよび前記接合後スペクトルにおける前記所定の差異は、
前記接合前スペクトルにおける前記表面停止剤の前記3重結合にかかる炭素の振動に対応するピークである接合前ピークの強度と、前記接合後スペクトルにおける前記表面停止剤の前記3重結合にかかる炭素の振動に対応するピークである接合後ピークの強度との差異であり、
前記接合数は、
前記接合前ピークおよび前記接合後ピークの強度の差異が大きいほど、より大きい数に決定され、
前記分子鎖の架橋数は、
前記開始前ピークおよび前記開始後ピークの強度の差異が大きいほど、より大きい数に決定されることを特徴とする分子配線基板。
[請求項10]
請求項1乃至請求項9の何れか一項に記載の分子配線基板において、
前記電極は、
前記所定の規則として、前記分子鎖が前記電極に架橋したときに三角格子が形成されるよう配設され、
前記隣り合う前記電極の間隔における抵抗値は、
前記検出間隔の両端点にて検出される抵抗値をGR、前記検出間隔をD、前記隣り合う前記電極の間隔をd、前記隣り合う前記電極の間隔における抵抗値をr、係数をJ,Kとした場合に、
logGR=(J)log(D/d)+log(Kr)なる関係式を用いて決定されることを特徴とする分子配線基板。
[請求項11]
請求項10に記載の分子配線基板において、
前記検出間隔の両端点にて検出される抵抗値は、
各先端で、前記検出間隔に相当するよう相互離間した2つの針状プローブであって、前記各先端を前記電極に近接させることで、前記各先端の間隔に対応する抵抗値を検出するプローブにて検出される抵抗値であることを特徴とする分子配線基板。
[請求項12]
請求項1乃至請求項11の何れか一項に記載の分子配線基板において、
前記電極は、
その形状および配列が規定のものとなるよう、前記形状および前記配列に対応する空間を有するテンプレートを用いて、前記基板上に配設されることを特徴とする分子配線基板。
[請求項13]
請求項12に記載の分子配線基板において、
前記テンプレートは、
材料として、ポリエチレンオキサイド-ポリメタクリレート誘導体ブロック共重合体、又は、ポリスチレン-ポリ(4-ビニリピリジン)ブロック共重合体を用いるよう構成され、
前記電極は、
材料として、金、銀、および銅のうち少なくとも1つの元素を用い、各々ドット形状に構成されるとともに、前記隣り合う前記電極の間隔の距離範囲が5乃至50ナノメートルとなるよう構成されたことを特徴とする分子配線基板。
  • Applicant
  • ※All designated countries except for US in the data before July 2012
  • TOKYO INSTITUTE OF TECHNOLOGY
  • Inventor
  • IYODA TOMOKAZU
  • SANJI TAKANOBU
  • KOMIYAM HIDEAKI
  • TORASHIMA SHIHO
  • KAMATA KAORI
  • YAMAGUCHI AKIHISA
  • YAGI YUKO
IPC(International Patent Classification)
Specified countries National States: AE AG AL AM AO AT AU AZ BA BB BG BH BN BR BW BY BZ CA CH CL CN CO CR CU CZ DE DK DM DO DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM GT HN HR HU ID IL IN IR IS JP KE KG KN KP KR KZ LA LC LK LR LS LU LY MA MD ME MG MK MN MW MX MY MZ NA NG NI NO NZ OM PA PE PG PH PL PT QA RO RS RU RW SA SC SD SE SG SK SL SM ST SV SY TH TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN ZA ZM ZW
ARIPO: BW GH GM KE LR LS MW MZ NA RW SD SL SZ TZ UG ZM ZW
EAPO: AM AZ BY KG KZ RU TJ TM
EPO: AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
OAPI: BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW KM ML MR NE SN ST TD TG
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