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異種固体界面における高分子半導体の分子鎖熱運動性と電荷形成過程

Research Project

Project/Area Number 15J03110
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Polymer/Textile materials
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

緒方 雄大  九州大学, 工学研究院, 特別研究員(PD)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2016: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2015: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords高分子半導体 / ポリマーブラシ / 表面開始重合 / 界面 / 光物性 / 凝集構造 / エネルギーデバイス / 偏光解析測定 / 分子運動 / 電荷生成 / ポリ(3-アルキルチオフェン) / エバネッセント波 / 過渡吸収分光測定
Outline of Annual Research Achievements

本年度は、ポリ(3-ヘキシルチオフェン) (P3HT)をモデル高分子半導体として、異種固体界面における分子鎖凝集構造が光電荷生成過程に及ぼす効果を検討した。界面におけるP3HTの分子鎖凝集構造を系統的に制御するために、ポリマーブラシ構造に着目した。一般に、基板表面に分子鎖の末端がグラフトされた高分子は、グラフト密度の上昇とともに基板面に対して垂直方向に伸長したコンフォメーションをとることが知られている。このような分子鎖コンフォメーションの変化はP3HTブラシの共役系にも影響すると考えられる。したがって、P3HTブラシを合成し、グラフト密度を系統的に変化させることで、P3HTの分子鎖凝集構造ひいては光電荷形成過程が制御できると予想した。

P3HTブラシは、塩化鉄を用いた酸化重合に基づき、開始剤を固定化したシリコン基板上に調製した。P3HTブラシの分子量は、良溶媒で洗浄した試料を新たに調製した反応溶液に再び浸漬する操作を繰り返すことで制御できることを見出した。また、P3HTブラシのグラフト密度は、フッ化テトラ-n-ブチルアンモニウム(TBAF)を用いたdegraft法を用いることにより制御できることを見出した。P3HTブラシの光物性は偏光解析測定に基づき評価した。その結果、グラフト密度の減少とともにP3HTの共役長が低下し、あるグラフト密度以下では一定になることを見出した。また、このグラフト密度は分子量の-1乗に比例して減少した。この結果は、ポリマーブラシに特有なマッシュルーム-ブラシ転移がP3HTブラシの共役構造に影響を及ぼすことを示唆している。以上の結果から、グラフト密度に依存して変化したP3HTブラシの共役長は、ポリマーブラシに特有なマッシュルーム-ブラシ転移に由来する分子鎖のコンフォメーションの変化によって説明できると結論した。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Int'l Joint Research] North Carolina State University(米国)

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Journal Article] Substituent-Dependent Backward Reaction in Mechanofluorochromism of Dibenzoylmethanatoboron Difluoride Derivatives2016

    • Author(s)
      Takehiro Sagawa, Fuyuki Ito, Atsushi Sakai, Yudai Ogata, Keiji Tanaka, Hiroshi Ikeda
    • Journal Title

      Photochem. Photobiol. Sci.

      Volume: 15 Issue: 3 Pages: 420-430

    • DOI

      10.1039/c5pp00453e

    • NAID

      120007100077

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] The Impact of Polymer Dynamics on Photoinduced Carrier Formation in Films of Semiconducting Polymers2015

    • Author(s)
      Y. Ogata, D. Kawaguchi, K. Tanaka
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. Lett.

      Volume: 6 Issue: 23 Pages: 4794-4798

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.5b02255

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Confinement Effect on the Effective Viscosity of Plasticized Polymer Films2015

    • Author(s)
      Fei Chen, Dongdong Peng, Yudai Ogata, Keiji Tanaka, Zhaohui Yang, Yoshihisa Fujii, Norifumi L. Yamada, Chi-hang Lam, Ophelia K. C. Tsui
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 48 Issue: 20 Pages: 7719-7726

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.5b01780

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Impact of Alkoxy Chain Length on Carbazole-based, Visible Light-driven, Dye Sensitized Photocatalytic Hydrogen Production2015

    • Author(s)
      Motonori Watanabe, Hidehisa Hagiwara, Yudai Ogata, Aleksandar Staykov, Sean R. Bishop, Nicola H. Perry, Yuan Jay Chang, Shintaro Ida, Keiji Tanaka, Tatsumi Ishihara
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry A

      Volume: 3 Issue: 43 Pages: 21713-21721

    • DOI

      10.1039/c5ta04991a

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Optical Properties of Surface-grafted Poly(3-hexylthiophene) by Oxidative Coupling Polymerization2017

    • Author(s)
      Yudai Ogata, Daisuke Kawaguchi, Jan Genzer, Keiji Tanaka
    • Organizer
      第66回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県、千葉市)
    • Year and Date
      2017-05-29
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ポリ(3-アルキルチオフェン)におけるねじれ運動と電荷生成ダイナミクス2015

    • Author(s)
      緒方雄大
    • Organizer
      第64回高分子討論会
    • Place of Presentation
      仙台、宮城県
    • Year and Date
      2015-09-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Multi-step swelling of thin Nafion films studied by neutron and optical reflectivity2015

    • Author(s)
      Yudai Ogata
    • Organizer
      2nd Asia-Oceania Conference on Neutron Scattering (AOCNS 2015)
    • Place of Presentation
      Sydney, Australia
    • Year and Date
      2015-07-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ポリ(3-ヘキシルチオフェン)の光電荷形成過程と分子鎖熱運動特性2015

    • Author(s)
      緒方雄大
    • Organizer
      九州地区高分子若手研究会・夏の講演会
    • Place of Presentation
      北九州、福岡県
    • Year and Date
      2015-06-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] An effect of thermal molecular motion on carrier formation kinetics in a poly(3-hexylthiophene) film2015

    • Author(s)
      Yudai Ogata
    • Organizer
      31st International Conference of the POLYMER PROCESSING SOCIETY (PPS-31)
    • Place of Presentation
      Jeju, Korea
    • Year and Date
      2015-06-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ナフィオンのプロトン伝導性に及ぼす薄膜化の効果2015

    • Author(s)
      緒方雄大
    • Organizer
      第64回高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      札幌、北海道
    • Year and Date
      2015-05-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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