ヘテロ構造ラングミュア膜の分子設計と光変換機能発現

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03205099
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 斎藤 省吾 九州大学, 総合理工学研究科, 教授 (80136548)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 江良 正直 九州大学, 総合理工学研究科, 助手 (30191927) ; 筒井 哲夫 九州大学, 総合理工学研究科, 助教授 (40037982)
• Keywords: ラングミュア膜 / ヘテロY型累積膜 / 分子超分極率 / 両親媒性分子 / 非線形光学定数 / 2次高調波発生 / 分子配向 / フェニルピラジン誘導体

Research Abstract

ラングミュア膜成膜分子として分子超分極率が大きい両親媒性分子を設計し、ピラジン環と芳香環を含む3種の分子に到達した。それらの分子超分極率を実験的に決定し、26×10^<-30> esu以上であることを明らかにした。
この中の1種を用い、アラキン酸分子と交互Y型累積膜作製を試み、それぞれが400層からなる非対称ラングミュア膜を得た。非対称ラングミュア膜中の分子配向を偏光基本波を入射した際に発生する2次高調波の偏光性から評価し、成膜分子は膜の方線方向に配向していることを確認した。
2次高調波強度の累積層数依存性を測定し、層数400までという広い範囲にわたり、その強度は2乗に比例するという理論に合致する結果を得た。これほどまでの膜厚範囲で理論に合致する結果が得られたことは世界初であり、しかも、この結果は薄膜光導波路に応用できる厚さにいたるまで成膜分子の配向性が維持されていることを示すものである。
以上の結果から、非線形光学定数が既知である単分子膜の2次高調波強度と比較することにより、ピラジン誘導体を含む非対称ラングミュア膜の非線形定数を決定した。その値は、d_<33>が4×10^<-12>mV^<-1>であり、代表的な非線形光学結晶であるニオブ酸リチウム単結晶の値より大きかった。
上記の研究に用いた分子よりも大きな分子超分極率を有する他のピラジン誘導体についても非対称ラングミュア膜の作製を試み、それは非常に大きな2次非線形光学定数を有するという兆候を確認した。

Research Products

• [Publications] 江良 正直: "ラングミュアープロジェット膜における二次非線形光学効果の発現" 応用物理. 60. 586-590 (1991)
• [Publications] 高田 徳幸: "ポリアリ-レンビニレン薄膜の光学定数の決定" 九州大学総合理工学研究科研究報告. 13. 7-12 (1991)
• [Publications] Masanao Era: "SecondーOrder Nonlincar Optical LangmuirーBlodgett Films of Pyrazine Derivatives" Thin Solid Films.