2020 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement in Conductive Properties of Conjugated Polymer Blended in Insulating Polymer
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19K22217
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大北 英生 京都大学, 工学研究科, 教授 (50301239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
KIM HYUNGDO 京都大学, 工学研究科, 助教 (80837899)
玉井 康成 京都大学, 工学研究科, 助教 (30794268)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | 結晶性共役高分子 / 絶縁性高分子 / ブレンド膜 / 電荷輸送特性 / 表面エネルギー / 分子量依存性 / 相溶性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和2年度は、以下の研究項目ついて検討した。
【表面エネルギー依存性】主鎖構造がほぼ同じ種々の結晶性共役高分子（PBDB-T, PM6, PM7）を用いて、電気絶縁性の非晶性高分子であるポリスチレンとのブレンド膜での電荷輸送特性を系統的に検討した。その結果、いずれの系においてもポリスチレンとのブレンド膜において正孔輸送特性が向上するとともに共役高分子の0-0バンドの吸収強度が増加することを見出した。また、表面エネルギーが最も低く、ポリスチレンとの差が大きいPM7では正孔輸送特性の向上が最も低いことから、電荷輸送特性が相溶性に依存することが示唆された。
【マトリックス高分子の分子量依存性】結晶性共役高分子PBDB-T, PM6, PM7を用いて非晶性高分子であるポリスチレンの分子量を変えて両者のブレンド膜における電荷輸送特性を検討した。その結果、いずれに系においても、分子量が大きいポリスチレンを用いたブレンド膜において正孔輸送特性がより向上することを見出した。電流計測原子間顕微鏡により局所的な電荷輸送特性を評価したところ、分子量が大きなポリスチレンを用いたブレンド膜では相分離により凝集した結晶性共役高分子リッチドメインにおいて導電性が向上していることを明らかにした。
以上の研究成果により、共役高分子と絶縁性高分子のブレンド膜における電荷輸送特性の向上は、特殊な系において限定的にみられる現象ではなく、多くの系に見られるかなり普遍的な現象であることが分かった。また、電荷輸送特性が向上する系では共役高分子の吸収スペクトルに変化が共通して観測され、共役分子鎖の電子状態の変化が電荷輸送特性の起源であることを見出した。さらに、この変化はマトリックス高分子の分子量や表面エネルギーに依存し、両者の相溶性を適切に選択することにより電荷輸送特性を制御できる可能性を示唆している。
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