分子素子

分子素子とは

分子素子（ぶんしそし）は、分子の特性を活用した電子部品の一種です。このコンセプトは、1952年にイギリスの王立レーダー研究所のジョフリー・ダマーが提唱したことが起源とされています。当時、ダマーが示したアイデアは、後の集積回路（IC）の基盤となったものの、分子の特性そのものを使ったものではなかったとも言われています。

歴史の進展

1974年、アメリカの研究者AviramとRatnerは、単位の有機分子がダイオードとして機能することを理論的に証明しました。この発見により、分子を電子部品として利用することで、電子回路を極限まで小型化できる可能性が示されました。1982年には、Carterが編集した分子エレクトロニクスに関する論文集が発表され、研究の盛り上がりを後押ししました。

その時期、研究者たちは主にラングミュア・ブロジェット（LB）法を用い、分子構造を設計し、積み上げる試みを行いました。実験では、多様な分子を合成し、LB膜を作製、その後電極を取り付けて電気特性を測定しました。このアプローチは一時期、多くの期待を寄せられ、「夢のデバイス」と言われる存在となりましたが、実用的な分子素子をLB膜で実現するのは容易ではないことも明らかとなりました。このため、研究の勢いは次第に失われていきました。

近年の動向

2001年、アメリカは国家ナノテクノロジーイニシアティブ（NNI）を始め、分子エレクトロニクスの研究開発への資金提供を強化しました。この活動により、クロスバー型の分子メモリーという成果が生み出されました。しかし、この分子メモリー効果に対しては、分子膜内に形成される微細な金属フィラメントの寄与があるのではないかという批判も観察されています。

現在の課題

分子素子の研究においては、単一分子への電気的接続や、分子レベルでの機能確認など、多くの技術的な課題が残っています。これらの課題を克服することで、分子素子の実用化が進むことが期待されています。

関連技術

分子素子の研究に関連する技術としては、ナノインプリント・リソグラフィや導電性高分子、カーボンナノチューブなどがあります。これらの技術が進展することによって、分子エレクトロニクスの可能性がさらに広がるでしょう。

結論

分子素子は、電子回路の微型化を目指す革新的なアプローチとして重要視されています。今後の研究が進むことで、これまでの課題が解決され、実用化の途が開かれることを期待しています。

もう一度検索