ド-プしたポリアセチレンの結晶内電気伝導度の磁気共鳴による研究

1991 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03640321
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 溝口 憲治 東京都立大学, 理学部, 助教授 (40087101)
• Keywords: ポリアセチレン / NMR / ESR / ド-ピング / 電気伝導度 / スピンー格子緩和時間

Research Abstract

代表的な導電性高分子であるポリアセチレンは、ド-ピングにより室温では金属の銅に迫まる高い電気伝導度を示すことが知られているが、通常の四端子法による電気伝導度の測定では250K以下では温度の減少と共に電気伝導は下がり、通常の金属の様には振舞わない。しかし、これは微視的な金属領域が種々の要因によりマスクされているためと考えられている。本研究では、その微視的な金属領域内の電荷担体のダイナミクスを、微視的な手段であるNMRやESRの周波数依存性を測定することにより調べようとするものである。試料としては白川ポリアセチレンと高密度高配向ポリアセチレンを重合し、ヨウ素、HClO_4、臭素、等のアクセプタ-及びドナ-のカリウム等をド-ピングし、その電気伝導度やシュ-マッハ-・クリクタ-法(NMRーESR法)を用いてスピン磁化率等を測定した。ヨウ素をド-プした系では金属銅に迫まる100,000S/cmを超える電気伝導度を確認できた。またHClO_4をド-プした系ではFeCl_4をド-プした系で観測されている250K程度以上の温度領域で金属的な電気伝導度の振舞を観測した。さて、金属領域内の電荷担体のダイナミクスとしては、臭素をド-プした系で、金属に特有な振舞であるT_1T=一定(T_1はスピン格子緩和時間,Tは絶体温度)の関係が見い出された。しかしながら、室温に近い温度領域ではこの関係からずれて平になる様子が観測された。これは、伝導電子の作るバンドが狭いエネルギ-巾を持つためと考えて理解することができた。また、この関係の成立つ温度領域が時間の経過と共に増大してゆくのが観測された。他のド-パントの系でも観測を進めているが、現在のところ、臭素の系の時間依存性の初期の振舞と似た様子を示しており、やはり時間と共に除々に変化していくのかどうか興味深く見守っている段階にある。カリウムをド-プした系についても最近試料の準備が整ってきた。

Research Products

• [Publications] F.Shimizu,K.Mizoguchi,S.Masubuchi and K.Kume: "Magnetic Resonance Studies of Heavily Doped Polyacetylene" Synth.Metals.
• [Publications] S.Masubuchi,S.Kazama,K.Mizoguchi,M.Honda,K.Kume et.al: "Metallic Transport Properties in HClO_4 Doped Polyacetylene:Shirakawa and HighlyーOriented Polyacetylenes" Synth.Metols.