■研究の要旨とポイント■

◎金属元素と有機配位子から構成される配位ナノシートは無数の組み合わせがあることから、多彩な物理・化学特性を持つ構造を設計できるが、これまでは異種材料を垂直に積層する方法しかなかった。

◎Ｚｎ３ＢＨＴ配位ナノシート（ＢＨＴ： ベンゼンヘキサチオール）の一部をＣｕ ２＋溶液やＦｅ ２＋溶液に空 間的に限定して浸漬することで、ダイオード様の整流作用を示す面内ヘテロ接合配位ナノシート(ｔｍＦｅ／ｔｍＣｕ)を、温和な条件で簡便に形成する方法を開発した。

◎研究をさらに発展させることで、超大規模集積回路の作製や新たな電子デバイス開発への貢献が期待される。

東京理科大学の研究グループは、Ｚｎ（亜鉛）を中心金属とするメタラジチオレン配位ナノシート（Ｚｎ３ＢＨＴ）で、シートの下半分をＣｕ ２＋溶液、上半分をＦｅ 2+溶液に浸漬してトランスメタル化反応を進行させることにより、温和な条件で簡便に面内ヘテロ接合 (ｔｍＦｅ／ｔｍＣｕ)を作製することに成功した。また、作製したｔｍＦｅ／ｔｍＣｕは整流作用を示すことを明らかにした。この研究成果をさらに発展させることにより、新たなエレクトロニクス・光学デバイス開発への貢献が期待される。

この研究は、物質・材料研究機構（ＮＩＭＳ)、京都工芸繊維大学、高輝度光科学研究センター（ＪＡＳＲＩ）、ケンブリッジ大学との国際共同研究の成果。

グラフェンやカルコゲナイドなどの二次元物質の研究は、物性物理学や材料科学の分野で世界的に重要な影響を持つようになっている。二次元物質とはバルク結晶を極端に薄くしたもので、この構造的特徴により従来とは異なる新しい物性の発現が期待されている。

そのなかでも特に、金属元素と有機配位子から構成される配位ナノシートには無数の組み合わせがあるため、ヘテロ構造の作製に適した物質として有望視されている。

これまで、異種材料を垂直方向に積層することは広く研究されてきたが、水平方向に接合したヘテロ構造に関する報告はほとんどなかった。

そこで研究グループはＺｎ３ＢＨＴをＣｕ２＋やＦｅ２＋溶液に逐次的かつ空間的に限定して浸漬することにより、ダイオード挙動を示す面内ヘテロ接合素子の作製に着手した。

研究では、絶縁性Ｚｎ３ＢＨＴをＣｕ２＋溶液やＦｅ２＋溶液に浸漬するだけで、トランスメタル化反応が進行。中心金属ＺｎがＣｕ（銅）やＦｅ（鉄）に置換された新たな配位ナノシート(ｔｍＣｕ，ｔｍＦｅ)を合成できる ことを実証した。

また、Ｚｎ３ＢＨＴの下半分をｔｍＣｕに、上半分をｔｍＦｅに置換することにより、ダイオード挙動を示す面内ヘテロ接合素子ｔｍＦｅ／ｔｍＣｕを作製することに成功した。

このトランスメタル化を利用した新たな合成法は、面内ヘテロ接合素子を簡便に作製する上で 非常に優れた手法といえる。

この研究成果は、国際学術誌「Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ Ｃｈｅｍｉｅ」にオンライン掲載された。また、審査時の評価が高かったことから、全掲載論文の５％以内であるＶｅｒｙ Ｉｍｐｏｒｔａｎｔ Ｐａｐｅｒ（ＶＩＰ）に選出され、バックカバーにも選ばれた。