2016 Fiscal Year Annual Research Report
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26248033
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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) |
玉井 康成 京都大学, 工学研究科, 助教 (30794268)
辨天 宏明 京都大学, 工学研究科, 助教 (60422995) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 励起子拡散定数 / 結晶化度 / 励起子カップリング / J凝集 / 一重項分裂 / 振動緩和 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、以下の研究項目ついて検討した。
【励起子拡散ダイナミクスの結晶化度依存性の解明】最も代表的な結晶性高分子であるP3HTに対して、種々の溶媒を用いて結晶化度の異なる薄膜を作製した。これらの薄膜について励起子拡散ダイナミクスを過渡吸収分光測定により観測した結果、低結晶化度の膜から結晶性を上げるにつれて励起子拡散定数は増加するが、中程度の結晶化度で最大値を示し、高結晶化度の薄膜では減少に転じることを明らかにした。高結晶性の膜で励起子拡散定数が減少したのは、分子鎖間での励起子カップリングが低下することに起因すると考えられる。
【高度に結晶化した共役高分子膜における励起子ダイナミクス】RR-P3HTのスピンキャスト膜では、H凝集構造に特徴的な吸収スペクトルを示し、振動バンド解析から励起子バンド幅は120 meV程度と見積もられた。これに対して、PMMA膜に微量導入したブレンド膜ではRR-P3HTが膜表面に偏析し、J凝集構造に特徴的な吸収スペクトルを示した。振動バンドを解析すると、励起子バンド幅は25-35 meV程度と見積もられ、分子鎖間での励起子相互作用が極めて小さいことが分かった。J凝集構造に特徴的な吸収スペクトルとあわせて考えると、分子鎖内の秩序性が極めて高い結晶構造を形成していると考えられる。
【結晶性共役高分子膜における一重項励起子分裂】前年度に検討したPTB1よりも結晶性の高い狭バンドギャップ共役高分子PDPP3Tを用いて励起子ダイナミクスを検討した。その結果、PTB1同様に、振動緩和する前のホット励起状態からの一重項分裂により三重項励起子が生成することを見出した。PTB1では三重項励起子対の解離効率は20%程度であったが、高結晶性のPDPP3T薄膜では解離効率がほぼ100%となることを明らかにした。三重項励起子対から自由な三重項励起子に解離するには、結晶性に由来する三重項励起子拡散定数の大きさが重要であると考えられる。
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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
平成28年度は、結晶性共役高分子の結晶化度に応じて励起子拡散定数がどのように変化するのかを系統的に明らかにすることができた。また、一重項分裂についても高結晶性共役高分子が高い解離効率を示すことを明らかにすることができ、当初計画どおり着実な進展が見られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
スピンコート法で製膜できる通常の結晶化度の範囲では、励起子拡散ダイナミクスの結晶化度依存性から励起子拡散定数に極大値が見られることが分かった。一方で、高度に結晶化したP3HTでは、一重項励起子が超高速に失活するという特異な現象が見られる。両者の違いの起源に迫るためにも高度に結晶化したP3HTの電子状態の解明に注力する。また、非緩和励起子からの一重項分裂については、高分子鎖内ユニットのD-A性の観点からの検討を進める。
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