(57)【要約】  本書に記載する発明には、供与体サブユニット（１２）；受容体サブユニット（１６）；及び芳香族架橋性サブユニット（２０）であって、１つ又は複数の芳香族架橋性サブユニット２０を含み且つ受容体サブユニット１６を芳香族架橋性サブユニット２０に結合するための芳香族架橋性サブユニット（２０）、を含んで成る分子スイッチ（１０）が包含され、この場合、芳香族架橋性サブユニット２０は、低い電界電圧において分子スイッチ１０を分極及び脱分極させるように配座する。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子スイッチであって：
供与体サブユニット；
受容体サブユニット；及び
芳香族架橋性サブユニットであって、前記供与体サブユニットを該芳香族架橋性サブユニットに結合するために且つ前記受容体サブユニットを該芳香族架橋性サブユニットに結合するために１つ又は複数の架橋性基を含む、芳香族架橋性サブユニット、
を含んで成り、前記芳香族架橋性サブユニットが、低い電界電圧において前記分子スイッチを分極及び脱分極させるように配座する、分子スイッチ。
【請求項２】
前記芳香族架橋性サブユニットが、前記分子スイッチが分極していないとき、前記芳香族供与体サブユニットの面外であり且つ前記芳香族受容体サブユニットの面外である位置に配座する、請求項１に記載の分子スイッチ。
【請求項３】
前記架橋性サブユニットが、前記分子スイッチが分極していないとき、前記供与体サブユニットに対して且つ前記受容体サブユニットに対して、１０°〜１７０°の角度範囲にある、請求項２に記載の分子スイッチ。
【請求項４】
前記架橋性サブユニットが、前記分子スイッチが分極していないとき、前記供与体サブユニットに対して且つ前記受容体サブユニットに対して、３０°〜１５０°の角度範囲にある、請求項２に記載の分子スイッチ。
【請求項５】
前記芳香族架橋性サブユニットが、隣接する芳香環系であるビフェニルを含む、請求項１に記載の分子スイッチ。
【請求項６】
前記芳香族架橋性サブユニットが、２つ以上のビフェニル芳香環系を含む、請求項５に記載の分子スイッチ。
【請求項７】
隣接する環系である前記ビフェニルが、
【化１】
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を含む、請求項５に記載の分子スイッチ。
【請求項８】
０．１〜２００Ｖ／μｍの範囲内の電圧を有する電界において分極及び脱分極する分子スイッチ。
【請求項９】
色変化を示す、請求項８に記載の分子スイッチ。
【請求項１０】
請求項１に記載の分子スイッチを含む電気的スイッチ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本書に記載する発明の主題は、電界によって分極される材料、及び電界によって分極される材料を形成し使用する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
分子エレクトロニクス、詳細には分子スイッチ、が関心を集めている。研究されてきた分子スイッチの或るものは、ロタキサン分子及びカテナン分子を含む。ロタキサン分子は、長い直鎖分子を有する「軸」と、１つ又は複数の環とを含む。前記環は前記軸に通されており、且つ軸末端には大きい基が結合している。この構造は、環と軸との間に化学結合を有することなく環が滑り落ちるのを防止するとされている。カテナン分子は、２つの絡み合った環を含む。或るスイッチ分子では、２つの金属電極間にカテナン分子を配置し、その分子の両端に正のバイアスをかけることによって、ＯＮ状態からＯＦＦ状態に切り替えられる。ＯＮ状態とＯＦＦ状態とでは、ロタキサン分子及びカテナン分子に関しては、それぞれ約１００倍及び約５倍だけ抵抗率が異なる。
【０００３】
ロタキサン系スイッチは不可逆的スイッチである。そのスイッチは一度だけしか切り替えることができない。したがって、プログラマブルリードオンリーメモリ（ＰＲＯＭ）において用いることはできるが、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）のようなデバイスや、耐障害通信（defect-tolerant communication）及び論理ネットワークのような再構成可能なシステムに用いることはできない。また、ロタキサンに関しては、スイッチが切り替えられる前に、酸化反応や還元反応が起こる。したがって、スイッチを切り替えるための反応は、かなりの量のエネルギーを消費する必要がある。さらに、ロタキサン及び関連する化合物は大きく複雑であるため、分子を切り替えるのに時間がかかる可能性がある。カテナン系スイッチは、ＯＮ／ＯＦＦ比が小さいことが明らかになっており、同じく切り替えるのに時間がかかることが明らかになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
定義
別途指示のない限り、本書で用いる全ての用語は、以下に提示する意味を有し、それらは、本発明の当業者にとってそれらの用語が有する意味と概ね同じ意味を有する。
【０００７】
本書で用いるとき、用語「ＨＯＭＯ」は、「最高被占軌道」を意味する。
【０００８】
本書で用いるとき、用語「ＬＵＭＯ」は、「最低空軌道」を意味する。
【０００９】
本書で用いるとき、用語「バンドギャップ」は、ΔＥ（ＨＯＭＯ／ＬＵＭＯ）を意味する。
【００１０】
本書で用いるとき、用語「Ｄ−Ｂ−Ａ分子」は、供与体−架橋基−受容体分子を意味する。
【００１１】
本書で用いるとき、用語「光スイッチ」は、人間の目によって検知でき且つ遠赤外線乃至深紫外線の範囲の、分子の電磁的特性の変化（分子の内外両方における）を意味する。光スイッチングは、電磁放射の吸収、反射、屈折、回折、散乱のような特性変化を引き起こす。
【００１２】
本書で用いるとき、用語「双安定性」は、分子がエネルギー障壁又は活性化障壁によって分離された、２つの相対的に低いエネルギー状態（極小値）を有することを意味する。双安定性分子は、一方の状態から他方の状態に不可逆的に切り替わることができる（一度だけ構成可能である）か、一方の状態から他方の状態に可逆的に切り替わることができる（再構成可能である）かのいずれかであり得る。用語「多安定性」とは、分子が３つ以上の低いエネルギー状態（極小値）を有することを指している。
分子スイッチの実施形態
一実施形態の場合に、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃにおいて１０で概略的に示される、本書記載の電界若しくは電磁界によって変化する分子スイッチは、供与体１４を有する芳香族供与体サブユニット１２、受容体１８を有する芳香族受容体サブユニット１６、芳香族供与体サブユニット１２と芳香族受容体サブユニット１６とを架橋する芳香族架橋性サブユニット２０とを含んで成る。芳香族供与体サブユニット１２は、１つ又は複数の芳香環系を含み、少なくとも１つの電子供与性基が環系内にあるか、又は芳香族供与体サブユニット１２の環系に直に結合している。芳香族受容体サブユニット１６は、１つ又は複数の芳香環系を含み、少なくとも１つの電子受容性基が環系内にあるか、又は芳香族受容体サブユニット１６の環系に直に結合している。
【００１３】
電界又は電磁界によって変化する分子スイッチ１０は、本書においてはＤ−Ｂ−Ａ分子と称し、それは供与体−架橋基−受容体分子である。供与体１４及び芳香族供与体サブグループ１２は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子に沿って電子を「押し出す（push）」。受容体１８及び芳香族受容体サブユニット１６は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子に沿って電子を「引き込む（pull）」。芳香族架橋性サブユニット２０は、供与体１４及び受容体１８を架橋し、供与体１４及び受容体１８による電子の「押出し」及び「引込み」を変化させる。この作用は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の「プッシュ−ブリッジ−プル」作用と呼ばれる。
【００１４】
図１Ａに分子スイッチ１０を概略的に示しており、この場合、芳香族架橋性サブユニット２０は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の面外にある。この配座では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、非常に大きな電子バンドギャップと、小さな双極子モーメントとを有する。当該Ｄ−Ｂ−Ａ分子では、共役によるプッシュ−ブリッジ−プル作用が遮断されるため、供与体１４端部と受容体１８端部との間で電荷移動はほとんど又は全く生じない。
【００１５】
分子の脱分極によって芳香族供与体サブユニット１２をオフに切り替え、分子の分極によって芳香族受容体サブユニットをオンに切り替える結果として、図１Ｂに示すように、芳香族架橋性サブユニット２０が「反転して」、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の面内に入る。図１Ｂ記載のＤ−Ｂ−Ａ分子の配座に関して、分子の脱分極により芳香族供与体サブユニット１２をオフに切り替え、分子の分極により芳香族受容体サブユニット１６をオンに切り替えると、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の配座は、図１Ｃに示すように変更される。図１Ｃ記載のＤ−Ｂ−Ａ分子の配座は、供与体端部と受容体端部との間の電荷移動によって引き起こされる図１Ｂ記載の配座の双極子及びバンドギャップよりも、大きな双極子及び小さなバンドギャップを示す。その結果、分子は分極し、完全に共役してプッシュ−ブリッジ−プル作用が生じる。
【００１６】
本書に記載のＤ−Ｂ−Ａ分子の実施形態に関しては、回転要素は双極子を持たない。双極子は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子に関する実施形態の回転要素の軸に沿って且つ事実上、分子全体の長さにわたって、位置する。
【００１７】
芳香環架橋性サブユニットの具体的実施形態を図２Ｂに２２で示すが、それは架橋性基Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４と、障害基Ｘ１及びＸ２と、実施形態によっては、１つ又は複数の助色基とを含む。架橋性サブユニットに結合している基Ｘ２は、障害基としての用途を有し、実施形態によっては、調整機能も有する。図２Ａは、「ＯＮ」状態にあるＤ−Ｂ−Ａ分子実施形態を示しており、分子が分極している。図２Ｂは、移行状態にあるＤ−Ｂ−Ａ分子実施形態を示し、図２Ｃは、「ＯＦＦ」状態にあるＤ−Ｂ−Ａ分子を示しており、分子が脱分極している。
【００１８】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子の芳香族架橋性サブユニット２０は、回転することによって回転子としての役割を果たし、芳香族受容体サブユニット１８及び芳香族供与体サブユニット１２は、分子スイッチの固定子としての役割を果たす。低電圧の電界をＤ−Ｂ−Ａ分子にかけると、回転子２０のベクトル双極子モーメントは、その電界の向きに対して平行に配向する。特定の配向に切り替わると、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、異なる配向に切り替えられるか又は再構成されるまで、その配向を維持する。Ｄ−Ｂ−Ａ分子の実施形態は、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示す、Ｘ１及びＸ２のような障害基を含み、それは、回転子２０が回転しすぎて１８０℃反転するのを防止する。
【００１９】
図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに示す実施形態では、芳香族架橋性サブユニット２２は、１つ又は複数の切替可能な二重環系を含む共役系である。この実施形態では、芳香環は、σ結合によって供与体２４ユニット及び受容体２６ユニットの両方の芳香環に直に接続されており、それによって、本書においてＢＰＡ系と称する、２組のビフェニルタイプの隣接する芳香環系を形成する。ＢＰＡ系の１つを図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに２２で示しているが、それは「中央架橋性ユニット」と呼ばれる。他の実施形態を、以下に示す。
【００２０】
【化２】
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【００２１】
これらのＢＰＡ系は、例示に過ぎず、本書に記載する発明の主題を限定する意はない。ＢＰＡタイプの系は、２つの隣接する芳香環を含み、それら芳香環は、外部からの電界、電磁界又は光場によって、「ＯＮ」及び「ＯＦＦ」に切り替わることができ、供与体サブユニット及び受容体サブユニットをそれぞれ接続又は切断する。ＢＰＡ系の２つの隣接する芳香環のうちのどちらかは、単一の炭化水素、又はベンゼン、チオフェン、ピロール、フラン、ピリジン等の複素環式芳香環、又はフルオレン、ピレン、アントラセン及びインドール等の、ヘテロ原子を持つか若しくは持たない多芳香環とし得る。
【００２２】
別の実施形態では、図１において２０で示す中央架橋性サブユニットは、孤立した共役系であり、それは、供与体サブユニット及び受容体サブユニットの各々とは異なる。他の一実施形態では、架橋性サブユニットは、供与体サブユニット又は受容体サブユニットいずれかの共役系の一部である。
【００２３】
他の実施形態では、中央架橋性サブユニットは、２つの端部それぞれにおいて捻れた芳香環を有する共役系であり、その各端部は、供与体及び受容体それぞれの芳香環系に直に若しくは間接的に接続されるか、又はいずれもシグマ結合を介して接続される。この実施形態では、中央架橋性セグメントは、外部からの電界を用いて、供与体及び受容体を電気的に互いに接続又は切断する、「ＯＮ」又は「ＯＦＦ」に切り替わることのできる捻れた共役系と特徴付けられる。分子スイッチが配座を変更する際、この実施形態の架橋性サブユニットを用いる分子スイッチのエンタルピーがいかに変化するかについては、一例を図１０に示している。この実施形態の架橋性サブユニットを用いる分子スイッチの電圧変化は、図９に示す。
【００２４】
また芳香族架橋性サブユニット２２は、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃ記載の、Ｇ１−Ｇ２及びＧ３−Ｇ４の架橋性基も含む。当該架橋性基は、幾つかの実施形態では同じであり、他の実施形態では異なるものとすることもできる。架橋性基としては、Ｓ、Ｎ、Ｏ、Ｐのような単原子、又はエテニル、エチニル、アゾ、イミン、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−又は−Ｎ＝Ｃ（ＯＨ）−、−Ｎ＝Ｃ（ＮＨ２）−、−Ｎ＝Ｃ（ＳＨ）−、−Ｎ−ＣＳ−、ＮＨ−Ｏ−及び−ＮＨＮＨ−等の原子団が挙げられる。他の架橋性基もまた、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の実施形態において用いることができる。
【００２５】
図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃ記載の障害基Ｘ１及びＸ２は、隣接するベンゼン環間の弱い結合（一実施形態では水素結合）を用いることによって、双安定性をもたらす。障害基は、いくつかの実施形態では官能基ユニットであり、他の実施形態では種々の原子若しくは原子団である。障害基としては、水素、ヘテロ原子、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、あるいはいくつかのヘテロ原子Ｎ、Ｏ、Ｓ、Ｐを含む官能基、あるいは置換炭化水素、のうちの１つ又は複数が挙げられる。障害基は、クーロン相互作用若しくは双極子相互作用及び立体斥力のような、隣接するベンゼン環間の水素結合若しくは他の弱い結合を用いて、又は外部からの永久電界を用いて、両方の電荷を特定の配向に安定化する。多数の障害基が、同じ原子若しくは原子団、又は異なる原子若しくは原子団を含むことができる。
【００２６】
幾つかの実施形態では、芳香族架橋性サブユニットには、原子団のような、発色団を含む助色団要素が含まれる。助色団要素は、分子の電子的特性や光学的特性を調整するように機能する。発色団は、＞ＣＨ＋基、−Ｎ、−Ｓ−、−Ｏ−、Ｃ＝Ｏ又は−Ｐ＝を含むことができる。助色団は、分子のバンドギャップを調整して、所望の電子的特性や光学的特性を得るために、適切な機能効果を与える。その機能効果には、誘導効果及び立体効果が含まれる。立体効果は、立体障害、水素結合、クーロン相互作用及びファンデルワールスのような分子間相互作用力又は分子内相互作用力を介して、分子配座を調整したり、分子相互作用の双安定性若しくは多安定性を与える。
【００２７】
図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃには、芳香族受容体サブユニット２４及び芳香族供与体サブユニット２６の実施形態も示している。受容体サブユニットは、架橋性基Ｇ１及びＧ２によって架橋性サブユニット２２に接続される。供与体サブユニットは、架橋性基Ｇ３及びＧ４によって架橋性サブユニットに接続される。
【００２８】
本書に記載する本発明のＤ−Ｂ−Ａ分子は、低い電圧の電界、電磁界又は光場において、分極及び脱分極することができる。本発明のＤ−Ｂ−Ａ分子は、架橋性サブユニットの１つの芳香環若しくは芳香族基に集中しているのではなく、架橋性サブユニット全体にわたって架橋性基に分布している、分極及び脱分極のためのエネルギー準位を有する。その結果、架橋性サブユニットの架橋性基は、互変異性するか又はその電荷が変化することによって、供与体サブユニット及び受容体サブユニットに対して、架橋性サブユニットを、平面且つ同一平面位置に「押し出し、引き込む」。このエネルギー分散に起因して、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、低電圧の電界又は電磁界において分極及び脱分極する。
【００２９】
さらに、本書に記載する本発明のＤ−Ｂ−Ａ分子は、単純な自己組織化特性を有し、且つ単純な双安定性機構を有する。当該Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、検出可能な色の変化を呈し、幾つかの実施形態では、１つの色状態は透明である。
【００３０】
一実施形態では、当該Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、電界内における分子の脱分極によって「ＯＦＦ」に切り替わる。「ＯＦＦ」状態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、大きな電子バンドギャップと小さな双極子モーメントとを有する。当該Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の共役によるプッシュ−ブリッジ−プル作用の遮断に起因して、供与体１４と受容体１８との間で電荷移動をほとんど又は全く生じない。「ＯＦＦ」状態ではまた、図２Ａ、図２Ｂ及び図２Ｃに概略的に示すように、芳香族架橋性サブユニット２２は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の受容体サブユニット及び供与体サブユニットの面から外れるように回転する。Ｄ−Ｂ−Ａ分子の或る実施形態では、分子は、分極したときに透明な色を有する。他の実施形態では、脱分極した分子の色は、不透明である。
【００３１】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子が「ＯＮ」に切り替わると、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、芳香族架橋性サブユニット２０の配座は、芳香族供与体サブユニット及び芳香族受容体サブユニットと同じ面内にある。「ＯＮ」状態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、ＯＦＦ状態にあるときよりも大きな双極子並びに小さなバンドギャップを有する。大きな双極子及び小さなバンドギャップは、架橋性サブユニット２０を介する供与体１４と受容体１８との間の電荷移動、及び分子の分極によって引き起こされる。「ＯＮ」状態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、完全に共役した「プッシュ−ブリッジ−プル」系を呈する。「ＯＮ」状態では、供与体から受容体への電荷移動が生じる。幾つかの実施形態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の色は、透明から青色へと変化する。
【００３２】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子の電子軌道は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子全体にわたって非局在化しており、そして当該分子が分極すると、サブユニット又はフラグメント内に局在化する。この非局在化によって、Ｄ−Ｂ−Ａ分子を分極又は脱分極するために用いられる電界の電圧が低減される。
【００３３】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子の分極及び脱分極は、電界又は電磁界（これ以降、電界）が芳香族架橋性サブユニット２０の回転を誘起するときに生じる。図１Ａに示すように、Ｄ−Ｂ−Ａ分子が「ＯＦＦ」状態、すなわち脱分極した位置にあるとき、芳香族架橋性サブユニット２０は、供与体サブユニット及び受容体サブユニットの面から外れるように配向する。
【００３４】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子のＨＯＭＯ／ＬＵＭＯバンドギャップ変化は、回転子として機能する芳香族架橋性サブユニット２０と、固定子として機能する供与体基１２及び１４との間の物理的な違い、並びに重合分子の結果として生じる。回転子及び固定子の変化並びに重合の変化から生じる配座の変化は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子が分極状態から脱分極状態へと変化する際に生じる。Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の分極に基づいて、大きくも小さくもなる双極子を有する。双極子は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子が分極する際に大きくなり、Ｄ−Ｂ−Ａ分子が脱分極する際に小さくなる。幾つかの実施形態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、少なくとも２つ以上の孤立した、大きく局在化したフラグメントに分割されている。
【００３５】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子が「ＯＦＦ」状態にあるとき、供与体サブユニットと受容体サブユニットとの間に電荷移動はほとんど又は全く生じない。Ｄ−Ｂ−Ａ分子が「ＯＦＦ」状態にあるとき、分子の光吸収は青方偏移し、また、その分子は絶縁性を有する。
【００３６】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子が脱分極状態から分極状態へと変化すると、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、電荷移動によって引き起こされる小さなバンドギャップを示し、高度に非局在化した状態を示す。幾つかの実施形態では、分極状態に変化すると、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、赤方偏移状態の光吸収を示す場合がある。
【００３７】
幾つかの実施形態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の電荷移動は、電界依存性の双安定性であり、水素結合、電荷引力、クーロン力等の分子間力又は分子内力を介して安定化される。幾つかの実施形態では、電荷移動は、π結合の破壊や形成を伴うことなく起こる。他の実施形態では、電荷移動は、π結合の破壊や形成を伴って生じる。幾つかの実施形態では、電荷移動は、或る分子構造の互変異性を伴う。他の実施形態では、電荷移動は、構造的な互変異性を伴わない。
【００３８】
電界により引き起こされる、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の電荷移動又は非移動(de-transferring)の際、分子内のｐ電子及びπ電子の割合並びに非局在化の度合いに応じて、Ｄ−Ｂ−Ａ分子のバンドギャップは変化する。それに応じて、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の光学的特性及び電気的特性がいずれも変化する。
【００３９】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子が「ＯＦＦ」状態にあるとき、分子のｐ及びπ共役経路は架橋性サブユニットによって破壊され、その芳香族系の面は、もはや分子の他の部分とは合わなくなる。面が合わなくなる範囲は、１０°〜１７０°の角度範囲であり、実施形態によっては、３０°〜１５０°である。
【００４０】
当該Ｄ−Ｂ−Ａ分子によって、予め選択した分子配向及び厚さにて、固体基材上に又は電極上に、高度に組織化された３次元の分子集合体を生成できるようになる。分子配向及び厚さは、芳香族架橋性サブユニット２０の要素を選択することによって、予め選択される。この実施形態の一例として、エノール型へと移行するケト型のＤ−Ｂ−Ａ分子を図１１に示している。図１１は、ケトン配座及びエノール配座、並びに特定の配座変化に関するエネルギー準位を示す。
【００４１】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、「ＯＮ」状態から「ＯＦＦ」状態に、又は「ＯＦＦ」状態から「ＯＮ」状態に切り替わるとき、酸化も還元もされない。この特徴によって安定性がもたらされ、化学結合を破壊し不可逆反応が起こる可能性を回避する。また、分極又は脱分極するときのＤ−Ｂ−Ａ分子の物理的な変化は小さい。結果として、切替時間は速い。さらに、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、当業者に既知のような合成方法を用いて形成される。
【００４２】
幾つかの実施形態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は対称である。他の実施形態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は非対称である。
【００４３】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子の少なくとも１つのサブユニットは、Ｄ−Ｂ−Ａ分子全体、又はその分子の一部にわたって移動し得るｐ電子及びπ電子を有する。Ｄ−Ｂ−Ａ分子の１つ又は複数の誘導性双極子は、少なくとも１つの向きに配向することができる。
【００４４】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子の電子受容体サブユニット１２は、電子求引性サブユニットである。電子受容体サブユニットとしては、限定はしないが、以下の官能基：カルボン酸、又はエステル基、アミド及び他のカルボン酸誘導体のようなカルボン酸誘導体；硫酸又は硫酸誘導体；リン酸又はリン酸誘導体；ニトロ、ニトリル、及びＮ、Ｏ、Ｓ、Ｐ、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒなどのヘテロ原子；ＯＨ、ＳＨ及びＮＨなどの少なくとも１つのヘテロ原子を有する官能基、炭化水素、及びＣＦ３、ＣＣｌ３、−ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）ＣＯＯＲ、−ＣＨ＝Ｃ（ＣＯＲ）ＣＯＯＲ’のような置換炭化水素、及び他の置換炭化水素を挙げることができる。
【００４５】
電子供与体サブユニットは、電子供与性サブユニットである。電子供与体サブユニット１４としては、以下の基：水素、アミン、ＯＨ、ＳＨ、エーテル、炭化水素、飽和若しくは不飽和いずれかの又は置換炭化水素、又はＢ、Ｓｉ、Ｉ、Ｎ、Ｏ、Ｓ及びＰのようなヘテロ原子のうちの少なくとも１つを有する官能基を挙げることができる。供与体サブユニットは、受容体サブユニットよりも小さい電気陰性、又は大きい電気陽性によって、受容体サブユニットとは区別される。
【００４６】
供与体サブユニット及び受容体サブユニットはいずれも、１つ又は複数の芳香環系を含み、少なくとも１つの電子供与性原子若しくは電子受容性原子、又は原子団がその芳香環にあるか、又はその芳香環に取り付けられている。幾つかの実施形態では、中央架橋性セグメントは、中央架橋性セグメントの２つの端部の各々において捻れた芳香環を有する共役した系である。この実施形態では、中央架橋性セグメントの芳香環は、互変異性可能なユニットを介して、供与体サブユニット及び受容体サブユニットに接続されている。
【００４７】
このＤ−Ｂ−Ａ分子が分極していない状態にあるとき、２つの隣接する芳香環系、即ちＢＰＡ系は、２つの隣接する環上にある水素原子間の斥力によって、同一面の配座ではなく、捻れた配座のままとなり得る。この非平面配座に起因して、供与体ユニットと受容体ユニットとの間の電子の流れは遮断され、その結果、供与体基と受容体基との間に、電荷移動が全く生じないか又はほとんど生じない。この状態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、絶縁体として機能し、その光吸収は、短波長の領域内にある。この状態は、分子の分極状態との対比によって決まる。
【００４８】
予め選択した向きの外部電界を当該Ｄ−Ｂ−Ａ分子に適用すると、当該分子は分極して、外部電界の向きに配向する。その最大分極に達するために、即ち、その分子の最大のｐ−π非局在化状態に達するために、中央セグメントの環系は、供与体及び受容体の環系と同一面を成す。この過程によって、供与体と受容体との間の直接的な電荷移動並びに大きな双極子が引き起こされる。Ｄ−Ｂ−Ａ分子の全てのセグメントのｐ−π電子は、系全体にわたって非局在化し、高い導電性状態を形成し、バンドギャップははるかに小さくなっている。その分子の光吸収は、赤方偏移する。
【００４９】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子は分極して、双極子を形成する。その双極子から局在化した電界が生成される。Ｄ−Ｂ−Ａ分子に逆方向の電界をかけると、電荷斥力が最小限に抑えられ、且つ局在化した電界と外部電界との不一致に起因してポテンシャルエネルギーの蓄積が最小限に抑えられるため、外部電界と分極した分子双極子からの局在化した電界との間の静電斥力によって、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の配座が強制的に配列し直される。
【００５０】
いくつかの実施形態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子のセグメント内の隣接する芳香環は、特定の角度に捻れ始め、無極性の配座を形成する。さらに、その過程において、互変異性可能な分子を有する分子の構造的な互変異性が起こる。この時点における分子の環の捻れ並びに構造的な互変異性はいずれも、分子の分極を最小限に抑え、且つ供与体端部と受容体端部との間の電荷移動を低減するか又はなくす傾向がある。供与体ユニットと受容体ユニットとの間の電子の流れは再び遮断され、供与体ユニットと受容体ユニットとの間に電荷移動はほとんど又は全く生じない。分子のｐ電子及びπ電子は、分子系全体にわたって非局在化するのではなく、各フラグメント内に局在化する。それによって、分子の光吸収は青方偏移する。その分子は、この概ね絶縁性の状態において安定化する。
【００５１】
幾つかの実施形態では、架橋性サブユニットは、１つ又は複数の架橋性基によって、直に又は間接的に供与体サブユニット及び受容体サブユニットに接続される。幾つかの実施形態では、架橋性基として、Ｓ、Ｎ、Ｏ、Ｐ等の単原子、又はエテニル、エチニル、アゾ、イミン、−Ｎ＝Ｎ−、−Ｎ＝ＣＨ−、−ＮＨ−ＣＯ−若しくは−Ｎ＝Ｃ（ＯＨ）−、−Ｎ＝Ｃ（ＮＨ）２−、−Ｎ＝Ｃ（ＳＨ）−、−Ｎ−ＣＳ−、ＮＨ−Ｏ−及び−ＮＨＮＨ−等の原子団を用いることができる。
【００５２】
他の実施形態では、中央架橋性サブユニットは、互変異性可能な架橋性基を介して、供与体サブユニット又は受容体サブユニットのいずれか又は両方に接続される。適切な互変異性可能な架橋性基としては、ケトン、アミド、イミド等が挙げられ、また、外部電界の影響下で実行し得る、−ＣＨ２−ＣＯ＜＞ＣＨ＝Ｃ（ＯＨ）−及び／又は−ＮＨ−ＣＯ−＜＞−Ｎ＝Ｃ（ＯＨ）−タイプの互変異性のような互変異性が含まれる。
【００５３】
図４Ａ及び図４Ｂ記載の当該分子４０は一方向性であり、異方性である。当該分子は、電界の影響により分極又は脱分極し、分子双極子が大きく（１２．７デバイから４４デバイまで）変化し、且つ分子バンドギャップが大きく（３．６９ｅＶから１．８３ｅＶまで）変化するように計算されている。それに応じて、当該材料の光学的特性及び電気的特性も変化するであろう。
【００５４】
このＤ−Ｂ−Ａ分子４０の切替は、可逆的であり、多層安定化による双安定性であることがわかっている。試験によって、この分子の光分極時に、著しいストークスシフト(stock shift)及び分子バンドギャップ変化が観測されることが示された。
【００５５】
本書に記載する本発明のＤ−Ｂ−Ａ分子の他の実施形態を図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ及び図３Ｄに示している。図３Ａにおいて１で示されるＤ−Ｂ−Ａ分子は、非分極状態又は部分分極状態において、ΔＥＨＯＭＯ／ＬＵＭＯ＝３．３ｅＶ及びμ＝６．７８デバイとなるように計算されている。非分極分子１は、完全な脱分極により「ＯＦＦ」へと切り替えられ、それによって、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、図３Ｂに示すケト型の移行状態に移行する。ケト型のＤ−Ｂ−Ａ分子は、それも移行状態であり、外部電界をかけることによって互変異性化し、図３Ｃに示す、エノール型の移行状態となる。エノール型の移行状態は、電界によって完全に分極することによりオンへと切り替えられ、図３Ｄに示す完全に分極した状態となる。図３Ｄの完全に分極した状態では、Ｅ（ＨＯＭＯ／ＬＵＭＯ）＝１．２６ｅＶ及びμ＝４１．９デバイである。
【００５６】
図３Ａ〜図３Ｄ記載のＤ−Ｂ−Ａ分子は、架橋性サブユニットと共に、電子供与性基ＨＳ−ＣＨ２ＣＨ３ＮＨ−、電子受容性基（ＰｈＮＯ２）から構成される。架橋性サブユニットは、２つのフルオレン基が直接結合したものである。電子供与性基ＨＳ−ＣＨ２ＣＨ３ＮＨ−は、ビフルオレンセグメントの一端に直に取り付けられ、電子受容性基−ＰｈＮＯ２は、互変異性可能なケトン−（ＣＨ２ＣＯ−）基により、ビフルオレンの他方の端部に結合される。ビフルオレンセグメントは、ビフェニルタイプの隣接する芳香族系、即ちＢＰＡに類似の特徴を有する。
【００５７】
分子１が非分極状態にあるとき、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の互変異性可能な基は、ケト型（−ＣＨ２ＣＯ−）のままである傾向があり、架橋性サブユニットのビフルオレン環は、ＢＰＡ系の２つの隣接する芳香環上にある水素原子間の斥力によって、２つのフルオレン環の間で約３１°だけ捻れた配座のままとなる傾向がある。供与体ユニットと受容体ユニットとの間の電子の流れは、分子構造の捻れた非平面芳香族系及びケト型の両方によって遮断される。その分子の算出双極子（６．７８デバイ）は小さく、また算出バンドギャップ（Ｅ＝３．３３ｅＶ）［２］は大きく、そのバンドギャップ値は、λ＝３７２ｎｍにおける算出吸光度に対応する。Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、絶縁体であり、可視領域において光学的に透過性の材料である。
【００５８】
しかしながら、外部から適切な向きの電界が適用されると、当該分子は、外部電界の向きに分極する傾向がある。その最大分極に達するために、即ち、最大のｐ−π脱分極状態に達するために、ビフルオレンは、ケトからエノールへの構造的な互変異性と共に、同一平面配座状態に変化する。この結果、大きな双極子を有する完全に分極した状態となる。結果として、当該分子のバンドギャップは、劇的に低下する。導電率及び光学的特性はいずれも大幅に変化する。
【００５９】
逆方向の電界を適用すると、外部電界と分極した分子双極子との間の静電斥力によって、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、構造及び配座の両方に関して強制的に配列し直される。電荷斥力を最小限に抑えるために、且つ２つの電界間の不一致に起因するポテンシャルエネルギー蓄積を最小限に抑えるために、架橋性サブユニットのビフルオレン系のセグメントは、２つのフルオレン環間の単結合上で捻れ始め（約３１°の角度で）、同時に、エノールからケトへの構造的な再互変異性を生じる。構造及び配座の両方に関して配列し直されることによって、供与体と受容体との間のチャネルが完全に遮断される。供与体ユニットと受容体ユニットとの間の電子の流れは再び遮断され、分子系全体にわたって、もはや電子の非局在化は存在しない。光吸収は青色範囲に偏移し、分子は、局在化した絶縁状態となる。
【００６０】
図１３Ａは、電界による分極及び脱分極の過程において、Ｄ−Ｂ−Ａ分子１の吸光スペクトルが変化し得ることを示しており、色スイッチの実施態様に拡張可能である。
【００６１】
本書に記載する本発明のＤ−Ｂ−Ａ分子は、電気的及び光学的両方の用途を有する。そのＤ−Ｂ−Ａ分子は、或る種の電界切替可能なデジタル染料材料を含む。当該Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、微視的及び巨視的両方の可逆的光スイッチ及び可逆的電子スイッチとしての用途を有する。いくつかの実施形態では、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、分子の分極及び／又は互変異性によって生じる、電界誘導性のバンドギャップ変化を呈する電界駆動型分子スイッチとして機能する。
【００６２】
固体環境下におけるＤ−Ｂ−Ａ分子の状態間のエネルギー障壁は小さく、非分極状態又は部分分極状態と完全分極状態との間の分子構造の配座変化が小さいことに起因して、切替速度は非常に速い。さらに、当該Ｄ−Ｂ−Ａ分子を用いるデバイスの製造は、配座変更可能な双極子回転子／固定子タイプのデジタル染料を用いる製造よりもはるかに簡単である。
【００６３】
本書に記載する本発明のＤ−Ｂ−Ａ分子は、電磁界の影響下で相当な双極子変化を受ける。当該Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、偏光にさらされると、外部電界の下での反応と同じように反応する。
【００６４】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、その材料の双極子モーメントが大きく変化する結果、多くの場合、大きな二次及び／又は三次の非線形光学特性を生じるため、光コンピューティング及び光信号処理のために用いることができる。
【００６５】
本発明のＤ−Ｂ−Ａ分子は、電界、電磁界又は偏光のいずれかの作用により、スイッチとしての役割を果たすことができる。そのＤ−Ｂ−Ａ分子は、電気的又は光学的なスイッチング並びに論理演算において用いることができる。当該Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、スイッチ、メモリ、記憶装置及びディスプレイ等のエレクトロニクス及び光学の分野において用途を有する。具体的な用途としては、限定はしないが、論理デバイス、マルチプレクサ、デマルチプレクサ、集積回路内の構成可能な配線、フィールドプログラマブルゲートアレイ、クロスバースイッチ、並びに携帯電話、移動機器、個人情報端末、ディスプレイ及び光スイッチのような通信デバイスが挙げられる。
【００６６】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、デバイス用途において、単分子膜又は多分子膜のいずれの構成要素として用いることができ、その１つの実施形態を図１２に示している。図１２は、Ｄ−Ｂ−Ａ分子の分子互変異性を伴う電界誘導性分子分極の概略図を示している。
【００６７】
単分子膜は、ラングミュア−ブロジェット法により又は自己組織化法により調製することができるものと考えられる。多分子膜の実施形態は、層状の３Ｄ集合体、又は熱蒸着、化学蒸着若しくはスピンコーティングのような薄膜調製法によって調製することができる。Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、デバイスのための唯一の材料として、又は他の分子材料若しくは高分子材料と混合して利用することができるものと考えられる。そのＤ−Ｂ−Ａ分子をポリマーに加えて、固化する前に電気的に位置あわせすることができる。
【００６８】
薄膜調製法には、本書に記載するステップが含まれる。ポリエチレン内のＤ−Ｂ−Ａ分子の薄膜は、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）がコーティングされたガラスへのスピンコーティングによって調製できるものと考えられる。金から成る半透明層を、その薄膜上に堆積させることができる。金及びＩＴＯ層は、極性調整のための電極として機能し得る。当該薄膜を、そのガラス−ゴム転移温度よりも高い温度にまで加熱することができる。ポリマーのゴム状態においては、分子の動きが促進される。次に、その薄膜に強い電界を適用する。強い電界は、それらの分子を配向させ得る。その薄膜を冷却し、電界を除去する。その際、誘起された分極は固定され、結果として、非中心対称又は非対称な材料が生成されるものと考えられる。
【００６９】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子の他の態様を、図４Ａ及び図４Ｂ、図５Ａ及び図５Ｂ、図６Ａ及び図６Ｂ、図７Ａ及び図７Ｂ並びに図８Ａ及び図８Ｂに示しており、分極及び脱分極処理を介して、電界により切り替え可能なＤ−Ｂ−Ａ分子構造の他の態様を示している。図４Ａ及び図４Ｂは、図４Ａ記載のＤ−Ｂ−Ａ分子（分子２）の分子互変異性と共に、電界誘導性の分子分極を示している。図４Ａの分子２は、非分極状態又は部分分極状態にある。Ｅ（ＨＯＭＯ／ＬＵＭＯ）＝３．６９ｅＶ及びμ＝１２．６７デバイである。分子２は、構造的なケト−エノール互変異性と共に、電界誘導性の分極又は脱分極処理により、図４Ｂに示す構造となる。その処理中に、双極子及びバンドギャップは大きく変化する。図４Ｂは、完全に分極した状態の分子２を示している。Ｅ（ＨＯＭＯ／ＬＵＭＯ）＝１．８３ｅＶ及びμ＝４４．０３デバイである。
【００７０】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子（分子２）は、分子の受容体基とビフルオレン架橋性サブユニットとの間に−ＣＨ２ＣＯ−基を含む。図５Ａ及び図５Ｂは、非分極状態又は部分分極状態、並びに完全に分極した状態にある分子スイッチの実施形態（分子３）を示している。分子３は、電界を適用することでオフ及びオンに切り替えられ、それによって分子３は完全に分極したり、完全に脱分極したりする。−ＣＨ２ＣＯ−基のケトン側が、受容体のベンゼン環ではなくビフルオレンセグメントに接続されると、部分分極した状態及び完全に分極した状態両方の分子双極子が増加する。しかしながら、部分分極した状態の双極子の変化は、計算によれば６．７８デバイから１２．６７デバイまで、概ね２倍となり、一方、その完全に分極した状態の双極子では、計算によれば４１．７デバイから４４デバイまで増加するが、その非分極状態と比べるとわずかである。図５Ａ及び図５ＢのＤ−Ｂ−Ａ分子の場合、部分分極した状態から完全に分極した状態までの算出バンドギャップ変化は大きく（ΔＥ＝２．０７ｅＶ）、分子２の場合、分極過程における算出バンドギャップ変化は比較的小さい（ΔＥ＝１．８６ｅＶ）。バンドギャップ変化及び吸光シフトの差異は、種々の電気的及び光学的な用途に役立てることができる。
【００７１】
図５Ａ及び図５Ｂに示す分子３及び４は、ビフルオレンと受容体基との間に架橋性サブユニットを有する。分子３及び４は、ビフルオレン環と受容体部分のベンゼン環との間の接続基として、アミド（−ＮＨＣＯ−）を含む。重ねて、アミド基は、電界誘導性の分子分極又は脱分極過程において、アミド−イミド互変異性を受けやすい。同様に、算出バンドギャップ及び分子双極子はいずれも、電界誘導性の分子分極又は脱分極過程において、大きな変化を示す。
【００７２】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子のさらに他の実施形態である分子５及び分子６を、図６Ａ及び図６Ｂに示す。分子５及び６は、ビフルオレン環と受容体部分のベンゼン環との間の架橋性基として、イミン基（−Ｎ＝ＣＨ−）を含む。これら２つの具体的な分子では、イミン基は、電界誘導性の分子分極又は脱分極過程において互変異性を受けない。算出されるバンドギャップ及び分子双極子モーメントはいずれも、電界誘導性の分子分極又は脱分極過程において大きな変化を受ける。非分極状態又は部分分極状態から完全分極状態への分子５の変化に関して、図６Ａに記載する。当該変化は、電界によって、完全分極及び完全脱分極を介して分子５を「ＯＮ」及び「ＯＦＦ」に切り替えることによって生じる。非分極状態及び部分分極状態のＥは３．３７ｅＶである。分子５の完全分極状態のＥは、１．２ｅＶである。
【００７３】
分子６の非分極状態又は部分分極状態を図６Ｂに示す。また、分子５の完全分極状態を図６Ｂに示す。非分極状態又は部分分極状態のエネルギーは２．８２ｅＶである。完全分極状態は、１．０ｅＶのＥを有する。
【００７４】
Ｄ−Ｂ−Ａ分子のさらに他の実施形態として分子７及び分子８を、図７Ａ及び図７Ｂに示す。分子７は、ビフルオレン環と受容体部分のベンゼン環との間の架橋性基としてアゾ基（−Ｎ＝Ｎ−）を含む。この例では、アゾ基は、分子５及び６のアミン基に類似であり、一実施形態では、電界誘導性の分子分極及び脱分極過程において、互変異性を全く受けない。
【００７５】
算出される分子双極子モーメントは、電界誘導性の分子分極又は脱分極過程において、９．５デバイから５９．９３デバイまで、６倍以上の差がある大きな変化を示す。しかしながら、算出されるバンドギャップ変化は、電界誘導性の分子分極及び脱分極過程において、分子１、２、３、４、５及び６の場合の変化と比べて小さい。この特性は、種々のディスプレイ又は光学的な用途に用いることができる。
【００７６】
図８Ａに記載する他のＤ−Ｂ−Ａ分子の実施形態である分子９は、ビフルオレン環と受容体部分のベンゼン環との間の接続基としてエテニル基（−ＣＮ＝ＣＮ−）を含む。エテニル基は、電界誘導性の分子分極及び脱分極過程において分子５、６及び７の場合に生じるような互変異性を全く受けない。バンドギャップ及び分子双極子モーメントは、分子９の場合は、分子１、２、３、４、５及び６と同じように、電界誘導性の分子分極及び脱分極過程において大きな変化を受ける。
【００７７】
図８Ｂに示す、他の１つのＤ−Ｂ−Ａ分子の実施形態である分子１０は、２つのフルオレン環間にベンゼン環を含み、中央セグメント及び受容体部分のベンゼン環の両方を接続するために、互変異性可能なケトン基を含む。２つのフルオレン環間にベンゼン環が配置される結果として、二重に捻れた配座構造が生じ、そのケトン基は、分子が非分極状態にあるときでも同じくケト型のままである。
【００７８】
同じく図８Ｂに示す分子１０は、供与体（−ＮＨ２）をビフルオレン環の一端と接続するためにフェニルアセチレン基を含み、ビフルオレン環の他方の端部を、互変異性可能なケトン基を介して、受容体部分に接続するためにアセチレン基を含む。ビフルオレン環は捻れた配座のままであり、ケトン基は、分子が非分極状態にあるときでもケト型のままである。分子９及び１０は、電界の影響下では、分子１に類似の特性を示す。
【００７９】
算出される分子双極子モーメントは、電界誘導性の分子分極又は脱分極過程において、分子９の場合に約６．７デバイから５１．９デバイまで、分子１０の場合に５．２デバイから３７．６デバイまでの大きな変化を示す。算出されるバンドギャップ変化は、分子１と同様である。
【００８０】
本発明のＤ−Ｂ−Ａ分子は、状態が変化するときに、変色する場合がある。当該分子は、多種態様なディスプレイデバイス、又は色を変更するか、又は透明から有色へと変化する材料によって実現可能である他の用途に用いることができる。本発明のＤ−Ｂ−Ａ分子によれば、第１の「ＯＮ」状態から第２の「ＯＦＦ」状態へと、迅速に、可逆的に、光学的且つ電子的に切り替わることができる。その切替は可逆的であるため、Ｄ−Ｂ−Ａ分子は、ＲＯＭタイプのデバイス、並びに種々の他の電子及び光デバイスにおいて用いることができる。
【００８１】
当業者が本教示を利用することが可能となるように、本発明の実施形態を説明してきた。本書に記載する本発明の実施形態が、記載した具体的な方法、手順及び材料に限定されず、変更し得ることを理解されたい。添付の特許請求の範囲によって指示する場合を除き、本発明の範囲を限定する意はない。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１Ａ】分子の互変異性を伴う又は伴わない、電界による分極の一実施形態を示す概略図
【図１Ｂ】分子の互変異性を伴う又は伴わない、電界による分極の一実施形態を示す概略図
【図１Ｃ】分子の互変異性を伴う又は伴わない、電界による分極の一実施形態を示す概略図
【図２Ａ】分子の互変異性を伴う又は伴わない、電界による分極の一実施形態を示す概略図
【図２Ｂ】分子の互変異性を伴う又は伴わない、電界による分極の一実施形態を示す概略図
【図２Ｃ】分子の互変異性を伴う又は伴わない、電界による分極の一実施形態を示す概略図
【図３Ａ】分子の互変異性を伴う、電界誘導性の分子分極の一実施形態の概略図
【図３Ｂ】分子の互変異性を伴う、電界誘導性の分子分極の一実施形態の概略図
【図３Ｃ】分子の互変異性を伴う、電界誘導性の分子分極の一実施形態の概略図
【図３Ｄ】分子の互変異性を伴う、電界誘導性の分子分極の一実施形態の概略図
【図４Ａ】他の実施形態による、分子の互変を伴う、電界誘導性の分子分極の概略図
【図４Ｂ】他の実施形態による、分子の互変を伴う、電界誘導性の分子分極の概略図
【図５Ａ】電界誘導性の分子分極及び分子の互変異性の一実施形態の概略図
【図５Ｂ】電界誘導性の分子分極及び分子の互変異性の一実施形態の概略図
【図６Ａ】一実施形態による、分子の互変異性を伴う、電界誘導性の分子分極の概略図
【図６Ｂ】他の実施形態による、分子の互変異性を伴う、電界誘導性の分子分極の概略図
【図７Ａ】他の実施形態による、分子の互変異性を伴う、電界誘導性の分子分極の概略図
【図７Ｂ】他の実施形態による、分子の互変異性を伴う、電界誘導性の分子分極の概略図
【図８Ａ】他の実施形態による、分子の互変異性を伴う、電界誘導性の分子分極の概略図
【図８Ｂ】他の実施形態による、分子の互変異性を伴う、電界誘導性の分子分極の概略図
【図９】一実施形態による分子スイッチの電圧変化
【図１０】電界による分子熱エネルギー変化
【図１１】一実施形態による、互変異性を受ける分子スイッチの概略図
【図１２】分子スイッチを含む単分子膜アレイの概略図
【図１３Ａ】脱分極した状態にある図３記載の分子スイッチのモル吸光スペクトル
【図１３Ｂ】分極した状態にある図３記載の分子スイッチのモル吸光スペクトル
【図１Ａ】
2008514032.tif 000005
【図１Ｂ】
2008514032.tif 000006
【図１Ｃ】
2008514032.tif 000007
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
2008514032.tif 000009
【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
2008514032.tif 000011
【図３Ｂ】
2008514032.tif 000012
【図３Ｃ】
2008514032.tif 000013
【図３Ｄ】
2008514032.tif 000014
【図４Ａ】
2008514032.tif 000015
【図４Ｂ】
2008514032.tif 000016
【図５Ａ】
2008514032.tif 000017
【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
2008514032.tif 000019
【図６Ｂ】
2008514032.tif 000020
【図７Ａ】
2008514032.tif 000021
【図７Ｂ】
2008514032.tif 000022
【図８Ａ】
2008514032.tif 000023
【図８Ｂ】
2008514032.tif 000024
【図９】
2008514032.tif 000025
【図１０】
2008514032.tif 000026
【図１１】
2008514032.tif 000027
【図１２】
2008514032.tif 000028
【図１３Ａ】
2008514032.tif 000029
【図１３Ｂ】
2008514032.tif 000030
【国際調査報告】
2008514032.tif 000031
2008514032.tif 000032
2008514032.tif 000033