導電性高分子ポリジメチルアミノピロールの合成と特異物性・機能解明

• Project/Area Number: 20655028
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional materials chemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 西原 寛 The University of Tokyo, 大学院・理学系研究科, 教授 (70156090)
• Project Period (FY): 2008 – 2009
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2009)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2009: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2008: ¥1,600,000 (Direct Cost: ¥1,600,000)
• Keywords: 導電性高分子 / 磁性 / エレクトロクロミズム / レドックス / 薄膜

Research Abstract

本研究では導電性高分子でありながら、平坦バンド強磁性体の候補であり、特異な物性を示すポリ[1-(N,N-ジメチルアミノ)ピロール]を研究対象とした。その基礎物性の解明を行なうとともに、エレクトロクロミック材料および磁気材料としての応用性を評価、探求した。具体的には、まず、ポリ[1-(N,N-ジメチルアミノ)ピロール]の重合度の高い成分の単離を行い、4量体をn-BuLi/t-BuOK/THFを用いてリチオ化し、NiCl_2(dpppe)を用いて重合することにより、16量体を4%、20量体を3%得た。それらは^1H NMRおよびESI-MSスペクトルにより同定した。
次に、これまでの研究で、1)4,6,8量体の2電子酸化体はEPR不活性だが、10,12量体の4電子酸化体の固体試料は5KにおいてEPR活性であり、g=2にナローイングを起こしたシグナルを与えるが、g=4付近等の高スピン状態を示すシグナルは現れないこと;2)スピン密度は一オリゴマー分子あたり3程度あり、複数のスピンが「常磁性」的に存在すること;3)溶媒ガラス中の測定では、スピン密度は固体粉末状態より小さく、溶媒に依存し、EPRスペクトルにはg=2のシグナルのみしか現れないこと、を見出してきたので、これらをさらに検証して物性を解明するにはSQUIDを用いる磁性測定を試みた。しかし、酸化状態生成の再現性と固体としての単離等が難しく、まだ結論を出すには至っていない。今後、数回の測定を行い、特異な磁性を解明する計画である。
エロクトロクロミズムについては、中性状態の無色から酸化状態の青色に大きく色変化を起こすことを明らかにした