2017 Fiscal Year Research-status Report
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17K06353
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| Research Institution | Kyushu Institute of Technology |
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Principal Investigator |
永松 秀一 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (70404093)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 導電性高分子 / 高分子物理 / 結晶成長 / 吸着 / 有機半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【液相での高分子結晶構造体の形成制御及び形成過程の解析】ポリ（3-アルキルチオフェン）（P3HT）について、良溶媒であるクロロホルム、トルエン、p-キシレンを用いて、それぞれ重量濃度1、3、5mg/mlの溶液を調整し、加熱により完全溶解させた後、一定温度で静置することでナノ結晶構造体を得た。最も溶解度の高いクロロホルムでは5mg/mlの高濃度であっても、20℃でのナノ結晶構造体の形成は１週間以上の長期間を有するが、最も溶解度の低いp-キシレンでは1mg/mlの低濃度溶液であっても１時間ほどでナノ結晶構造体の形成及び溶液のゲル化を観察した。トルエンの場合は、1mg/mlの低濃度では3日程度でナノ結晶構造体の形成とゲル化を観察した。また貧溶媒であるシクロヘキサンを用い、重量濃度0.01mg/mlの溶液を同様に調整したところ、室温への冷却過程においてナノ結晶構造体の形成を観察した。また1mg/mlトルエンの場合において、50℃でのナノ結晶構造体の形成は観測されず、液中でのナノ結晶構造体の形成は温度により制御可能であることが明らかとなった。原子間力顕微鏡による表面観察において、良溶媒中で形成されたP3HTナノ結晶構造体はナノフィブリル状をしているのに対して、貧溶媒ではナノ粒子状であることを確認した。ナノ結晶構造体の形成速度及び形状は、選択した溶媒の溶解度に強く依存していることが明らかとなった。さらに光吸収分光法による解析では、貧溶媒であるシクロヘキサンを用いた場合において、光吸収スペクトルのブロードニングを観測し、急速なナノ結晶構造体の形成は、P3HT固体のエネルギー状態を不均一にしていることが示唆された。これらの結果より高品質なP3HTナノ結晶構造体の形成が実現できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
液相での高分子ナノ結晶構造体の形成制御について、P3HTと良溶媒の組み合わせではナノフィブリル状であり、貧溶媒を用いた場合はナノ粒子状であることを今年度導入した原子間力顕微鏡により観察した。また液相での高分子ナノ結晶構造体の形成条件について、①溶媒種、②溶液濃度、③形成温度の３つパラメータを設定していたが、50℃以上の形成温度ではP3HTが液相で凝集しないことを明らかにした。これは温度調整によりナノ結晶構造体の形成の促進及び抑止を制御できることを示唆しており、ナノ結晶構造体形成の精密制御が期待できる結果を示している。光吸収分光法では貧溶媒を用いた場合、良溶媒と比較して明確な吸収スペクトルのブロードニングを示しており、良溶媒中によるP3HTナノ結晶構造体の形成で均質なエネルギー状態を実現している。X線回折法による結晶性の評価については、学内のX線装置の故障により未実施ではあるが、修理され次第測定予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
吸着堆積法は液中での固液界面における吸着現象により薄膜を得る。そのため、分散液の濃度、温度、時間、動的刺激の有無などの諸条件による吸着現象の精密制御が薄膜品質の向上に必要不可欠であると考えられる。
【吸着堆積法による最適吸着条件の探索】ガラス基板を用いた予備的な実験により、吸着堆積法による薄膜化において上記いずれの溶媒を用いた場合でも同濃度・同温度・同時間での、飽和吸着量は同程度であることが確認でき、吸着量に関しては溶媒種よりも高分子構造と基板表面との相互作用によると推察される結果を得ている。そこで今後はトルエンを基本溶媒として、①分散液の濃度、②吸着温度、③吸着時間をパラメータに、形成膜の光吸収分光測定や原子間力顕微鏡による形状観察などにより評価し、最適な吸着条件の探索を行う。更には、Roll-to-Rollなどの実用プロセスへの適用を鑑み、撹拌などの④動的刺激の影響についても調査する。吸着させる基板については、ガラス基板に各種表面処理を施すことで撥水・撥油性表面への薄膜形成を試みる。
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Research Products
(2 results)
