【手続補正書】
【提出日】平成17年4月19日(2005.4.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極によって生成される電界内で構成され、前記電極に電気的に接続されている分子システムからなる双安定分子メカニカルデバイスであって、前記分子システムが２つの固定子部間に接続されている１つの回転子部を有し、該回転子部が前記電界の印加によって前記固定子部に関して少なくとも２つの異なる状態間で回転し、それによって前記分子システム内のバンドギャップ変化が引き起こされ、第１の状態では前記分子システムの少なくとも大部分にわたって拡張共役が存在し、その結果バンドギャップが比較的小さくなり、第２の状態では前記拡張共役が変化し、その結果バンドギャップが比較的大きくなり、前記回転子部及び前記固定子部のうち少なくとも１つが、前記回転子部が完全に１８０°反転するのを防止する立体斥力を生成する１つ又は複数の大きい基を備える、双安定分子メカニカルデバイス。
【請求項２】
前記分子システムが方位軸を有し、前記外部電界が前記方位軸に対して平行に印加される場合に、前記回転子部が前記方位軸に対して垂直に配向する請求項１に記載の分子デバイス。
【請求項３】
前記分子システムが、
【化１】
2004537846.tif 000001
からなる請求項２に記載の分子デバイス。
ここで、
Ａ−は、（ａ）水素、（ｂ）カルボン酸及びその誘導体、（ｃ）硫酸及びその誘導体、（ｄ）リン酸及びその誘導体、（ｅ）ニトロ、（ｆ）ニトリル、（ｇ）Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒからなる群から選択されるヘテロ原子、（ｈ）前記ヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、（ｉ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｊ）置換炭化水素、からなる群から選択される電子求引基からなる受容基であり、
Ｄ＋は、（ａ）水素、（ｂ）アミン、（ｃ）ＯＨ、（ｄ）ＳＨ、（ｅ）エーテル、（ｆ）飽和あるいは不飽和炭化水素、（ｈ）置換炭化水素、及び（ｉ）Ｂ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ及びＩからなる群から選択されるヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、からなる群から選択される電子供与基からなる供与基であって、前記受容基よりも電気的陽性が高い供与基であり、
Ｃｏｎ１及びＣｏｎ２は、分子と、金属電極、無機基材及び有機基材からなる群から選択される固体基材との間の接続ユニットであって、（ａ）水素（水素結合を利用する）、（ｂ）Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ及びＰからなる群から選択される多価へテロ原子、（ｃ）前記ヘテロ原子を含む官能基、（ｄ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｄ）置換炭化水素、からなる群から独立して選択される接続ユニットであり、
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４は、所望の電子特性を得るために、前記固定子を前記各回転子に接続するか、又は２つ以上の共役環を接続するブリッジング基であって、（ａ）Ｎ、Ｏ、Ｓ及びＰからなる群から選択されるヘテロ原子、（ｂ）前記ヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、（ｃ）飽和あるいは不飽和炭化水素、（ｄ）置換炭化水素、（ｅ）単原子ブリッジ、及び（ｆ）前記回転子と前記各固定子間の直接シグマ結合、からなる群から選択されるブリッジング基であり、
Ｑは、２つのフェニル環間の接続ユニットであって、（ａ）Ｓ、（ｂ）Ｏ、（ｃ）ＮＨ、（ｄ）ＮＲ、（ｅ）炭化水素、及び（ｆ）置換炭化水素、からなる群から選択される接続ユニットであり、
垂直方向の点線は、前記分子が電気的に接続されている前記固体基材を表す。
【請求項４】
前記分子システムが、
【化２】
2004537846.tif 000002
からなる請求項３に記載の分子デバイス。
ここで、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して水素あるいは炭化水素であり、
Ｙは、水素、ＯＨ及びＳＨからなる群から選択されている。
【請求項５】
前記分子システムが方位軸を有しており、前記外部電界が前記方位軸に対して垂直に印加される場合に、前記回転子部が前記方位軸に対して平行に配向する請求項１に記載の分子デバイス。
【請求項６】
前記分子システムが、
【化３】
2004537846.tif 000003
からなる請求項５に記載の分子デバイス。
ここで、
Ａ−は、（ａ）水素、（ｂ）カルボン酸及びその誘導体、（ｃ）硫酸及びその誘導体、（ｄ）リン酸及びその誘導体、（ｅ）ニトロ、（ｆ）ニトリル、（ｇ）Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒからなる群から選択されるヘテロ原子、（ｈ）前記ヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、（ｉ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｊ）置換炭化水素、からなる群から選択される電子求引基からなる受容基であり、
Ｄ＋は、（ａ）水素、（ｂ）アミン、（ｃ）ＯＨ、（ｄ）ＳＨ、（ｅ）エーテル、（ｆ）飽和あるいは不飽和炭化水素、（ｈ）置換炭化水素、及び（ｉ）Ｂ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ及びＩからなる群から選択されるヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、からなる群から選択される電子供与基からなる供与基であって、前記受容基よりも電気的陽性が高い供与基であり、
Ｃｏｎ１及びＣｏｎ２は、ある分子と他の分子、又は分子と、金属電極、無機基材及び有機基材からなる群から選択される固体基材との間の接続ユニットであって、（ａ）水素（水素結合を利用する）、（ｂ）Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ及びＰからなる群から選択される多価へテロ原子、（ｃ）前記ヘテロ原子を含む官能基、（ｄ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｄ）置換炭化水素、からなる群から独立して選択される接続ユニットであり、
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、前記各回転子のための回転の空間を設けながら、分子が密集できるようにする適切な３次元の枠組みを設けるためのスペーシング基であって、（ａ）水素、（ｂ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｃ）置換炭化水素、からなる群から選択されるスペーシング基であり、
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７及びＧ８は、所望の電子特性を得るために、前記固定子を前記各回転子に接続するか、又は２つ以上の共役環を接続するブリッジング基であって、（ａ）Ｎ、Ｏ、Ｓ及びＰからなる群から選択されるヘテロ原子、（ｂ）前記ヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、（ｃ）飽和あるいは不飽和炭化水素、（ｄ）置換炭化水素、（ｅ）単原子ブリッジ、及び（ｆ）前記回転子と前記各固定子間の直接シグマ結合、からなる群から選択されるブリッジング基であり、
Ｊ１及びＪ２は、誘導性効果、共鳴効果及び立体効果からなる群から選択される少なくとも１つの適切な機能的効果をもたらすための調整基であって、（ａ）水素、（ｂ）Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択されるヘテロ原子、（ｃ）前記ヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、（ｄ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｅ）置換炭化水素、からなる群から選択される調整基である。
【請求項７】
前記分子システムが、
【化４】
2004537846.tif 000004
からなる請求項６に記載の分子デバイス。
ここで、
文字Ａ、Ｄ、Ｅ、Ｇ及びＪは、前記分子システムの幾何学的構造及び光学的特性を調整するために、種々の化学ユニットを利用することができる部位を示しており、一般的にＡ、Ｄ、Ｅ、Ｇ及びＪは、ヘテロ原子、炭化水素（飽和あるいは不飽和のいずれか）、及び少なくとも１つの前記ヘテロ原子を有する炭化水素、からなる群から独立して選択され、上記に加えて、文字Ｇ及びＪは、水素、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から独立して選択される。
【請求項８】
１つのワイヤが他のワイヤと０°以外の角度で交差する接合部を形成する一対の交差したワイヤと、前記接合部において前記一対の交差したワイヤを接続させる少なくとも１つのコネクタ種とを含むクロスワイヤデバイスからなる分子デバイスであって、前記接合部がナノメートル単位の機能寸法を有し、前記少なくとも１つのコネクタ種が前記分子システムからなる請求項１に記載の分子デバイス。
【請求項９】
前記クロスワイヤデバイスが、記憶装置、論理装置、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、集積回路に適合性のあるインターコネクト機器、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、クロスバースイッチ、及び通信装置から成る群から選択される請求項８に記載の分子デバイス。
【請求項１０】
前記分子システムが、接続ユニットによって前記一対の電極に接続されている請求項１に記載の分子デバイス。
【請求項１１】
２つの固定子部間に接続されている１つの回転子部を有する双安定分子システムであって、前記回転子部が前記電界の印加によって前記固定子部に関して少なくとも２つの異なる状態間で回転し、それによって前記分子システム内のバンドギャップ変化が引き起こされ、第１の状態では前記分子システムの少なくとも大部分にわたって拡張共役が存在し、その結果バンドギャップが比較的小さくなり、第２の状態では前記拡張共役が変化し、その結果バンドギャップが比較的大きくなり、前記回転子部及び前記固定子部のうち少なくとも１つが、前記回転子部が完全に１８０°反転するのを防止する立体斥力を生成する１つ又は複数の大きい基を備える、双安定分子システム。
【請求項１２】
前記分子システムが方位軸を有し、前記外部電界が前記方位軸に対して平行に印加される場合に、前記回転子部が前記方位軸に対して垂直に配向する請求項１１に記載の分子システム。
【請求項１３】
前記分子システムが、
【化５】
2004537846.tif 000005
からなる請求項１２に記載の分子システム。
ここで、
Ａ−は、（ａ）水素、（ｂ）カルボン酸及びその誘導体、（ｃ）硫酸及びその誘導体、（ｄ）リン酸及びその誘導体、（ｅ）ニトロ、（ｆ）ニトリル、（ｇ）Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒからなる群から選択されるヘテロ原子、（ｈ）前記ヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、（ｉ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｊ）置換炭化水素、からなる群から選択される電子求引基からなる受容基であり、
Ｄ＋は、（ａ）水素、（ｂ）アミン、（ｃ）ＯＨ、（ｄ）ＳＨ、（ｅ）エーテル、（ｆ）飽和あるいは不飽和炭化水素、（ｈ）置換炭化水素、及び（ｉ）Ｂ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ及びＩからなる群から選択されるヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、からなる群から選択される電子供与基からなる供与基であって、前記受容基よりも電気的陽性が高い供与基であり、
Ｃｏｎ１及びＣｏｎ２は、分子と、金属電極、無機基材及び有機基材からなる群から選択される固体基材との間の接続ユニットであって、（ａ）水素（水素結合を利用する）、（ｂ）Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ及びＰからなる群から選択される多価へテロ原子、（ｃ）前記ヘテロ原子を含む官能基、（ｄ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｄ）置換炭化水素、からなる群から独立して選択される接続ユニットであり、
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３及びＧ４は、所望の電子特性を得るために、前記固定子を前記各回転子に接続するか、又は２つ以上の共役環を接続するブリッジング基であって、（ａ）Ｎ、Ｏ、Ｓ及びＰからなる群から選択されるヘテロ原子、（ｂ）前記ヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、（ｃ）飽和あるいは不飽和炭化水素、（ｄ）置換炭化水素、（ｅ）単原子ブリッジ、及び（ｆ）前記回転子と前記各固定子間の直接シグマ結合、からなる群から選択されるブリッジング基であり、
Ｑは、２つのフェニル環間の接続ユニットであって、（ａ）Ｓ、（ｂ）Ｏ、（ｃ）ＮＨ、（ｄ）ＮＲ、（ｅ）炭化水素、及び（ｆ）置換炭化水素、からなる群から選択される接続ユニットであり、
垂直方向の点線は、前記分子が電気的に接続されている前記固体基材を表す。
【請求項１４】
前記分子システムが、
【化６】
2004537846.tif 000006
からなる請求項１３に記載の分子システム。
ここで、
Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立して水素あるいは炭化水素であり、
Ｙは、水素、ＯＨ及びＳＨからなる群から選択されている。
【請求項１５】
前記分子システムが方位軸を有しており、前記外部電界が前記方位軸に対して垂直に印加される場合に、前記回転子部が前記方位軸に対して平行に配向する請求項１１に記載の分子システム。
【請求項１６】
前記分子システムが、
【化７】
2004537846.tif 000007
からなる請求項１５に記載の分子システム。
ここで、
Ａ−は、（ａ）水素、（ｂ）カルボン酸及びその誘導体、（ｃ）硫酸及びその誘導体、（ｄ）リン酸及びその誘導体、（ｅ）ニトロ、（ｆ）ニトリル、（ｇ）Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｆ、Ｃｌ及びＢｒからなる群から選択されるヘテロ原子、（ｈ）前記ヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、（ｉ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｊ）置換炭化水素、からなる群から選択される電子求引基からなる受容基であり、
Ｄ＋は、（ａ）水素、（ｂ）アミン、（ｃ）ＯＨ、（ｄ）ＳＨ、（ｅ）エーテル、（ｆ）飽和あるいは不飽和炭化水素、（ｈ）置換炭化水素、及び（ｉ）Ｂ、Ｓｉ、Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ及びＩからなる群から選択されるヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、からなる群から選択される電子供与基からなる供与基であって、前記受容基よりも電気的陽性が高い供与基であり、
Ｃｏｎ１及びＣｏｎ２は、ある分子と他の分子、又は分子と、金属電極、無機基材及び有機基材からなる群から選択される固体基材との間の接続ユニットであって、（ａ）水素（水素結合を利用する）、（ｂ）Ｃ、Ｎ、Ｏ、Ｓ及びＰからなる群から選択される多価へテロ原子、（ｃ）前記ヘテロ原子を含む官能基、（ｄ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｄ）置換炭化水素、からなる群から独立して選択される接続ユニットであり、
Ｒ１、Ｒ２及びＲ３は、前記各回転子のための回転の空間を設けながら、分子が密集できるようにする適切な３次元の枠組みを設けるためのスペーシング基であって、（ａ）水素、（ｂ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｃ）置換炭化水素、からなる群から選択されるスペーシング基であり、
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４、Ｇ５、Ｇ６、Ｇ７及びＧ８は、所望の電子特性を得るために、前記固定子を前記各回転子に接続するか、又は２つ以上の共役環を接続するブリッジング基であって、（ａ）Ｎ、Ｏ、Ｓ及びＰからなる群から選択されるヘテロ原子、（ｂ）前記ヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、（ｃ）飽和あるいは不飽和炭化水素、（ｄ）置換炭化水素、（ｅ）単原子ブリッジ、及び（ｆ）前記回転子と前記各固定子間の直接シグマ結合、からなる群から選択されるブリッジング基であり、
Ｊ１及びＪ２は、誘導性効果、共鳴効果及び立体効果からなる群から選択される少なくとも１つの適切な機能的効果をもたらすための調整基であって、（ａ）水素、（ｂ）Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｂ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から選択されるヘテロ原子、（ｃ）前記ヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基、（ｄ）飽和あるいは不飽和炭化水素、及び（ｅ）置換炭化水素、からなる群から選択される調整基である。
【請求項１７】
前記分子システムが、
【化８】
2004537846.tif 000008
からなる請求項１６に記載の分子システム。
ここで、
文字Ａ、Ｄ、Ｅ、Ｇ及びＪは、前記分子システムの幾何学的構造及び光学的特性を調整するために、種々の化学ユニットを利用することができる部位を示しており、一般的にＡ、Ｄ、Ｅ、Ｇ及びＪは、ヘテロ原子、炭化水素（飽和あるいは不飽和のいずれか）、及び少なくとも１つの前記ヘテロ原子を有する炭化水素、からなる群から独立して選択され、上記に加えて、文字Ｇ及びＪは、水素、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ及びＩからなる群から独立して選択される。