2014 Fiscal Year Research-status Report
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26810111
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
山本 俊介 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (70707257)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 高分子超薄膜 / 有機エレクトロニクス / 自己組織化 / 両親媒性高分子 / π共役系分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は二次元集積化可能なπ共役系ユニットを側鎖に有する両親媒性高分子の設計・合成およびこの高分子のLangmuir-Blodgett法による精密集積化を検討した。はじめにカルバゾール(Cz)基を有するアクリルアミドモノマーを合成した後、フリーラジカル重合によって高分子pCzAAを得た。pCzAAを気水界面に展開し、表面圧-面積等温曲線測定からパッキングを議論した。その結果、pCzAAではCz基は芳香環が水面に対して垂直になるように配向し、単分子膜を形成していることが分かった。一方、アミド基を持たないポリ(N-ビニルカルバゾール)では気水界面で凝集が起こり、単分子膜形成はできなかった。このことから、pCzAAにおいてはアミド基が水素結合によってポリマー鎖間にネットワークを形成し、単分子膜構造が安定化していると考えられ、π共役系高分子が水面上で単分子膜を形成するためには, アミド基による安定化が重要であることが明らかとなった。続いてpCzAAと長鎖アルキル鎖を有する両親媒性高分子pDDAとの共展開による単分子膜挙動を検討した。その結果、わずか20mol%のpDDA添加によって極めて安定な単分子膜が得られることが分かり、80mol%という高い集積密度でπ共役系ユニットの集積に成功した。この値は過去に実現されたCz含有共重合体での集積密度(30mol%)を大きく上回っており、なおかつ二次元系におけるパーコレーションしきい値をも上回っていることから、二次元平面内の励起子や電荷輸送の実現が期待できる。その上この単分子膜はほぼ1の高い累積比で疎水性基板に20層以上連続累積が可能であることが分かった。
以上のことから、設計したポリマーpCzAAは少量のpDDAと共展開することでLB法による単分子膜集積が可能でありπ共役系ユニットを高密度に含む高秩序薄膜の作製に成功したことが確認された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
当初計画において本年度は側鎖型π共役系両親媒性高分子の合成に取り組む予定であった。結果として上記の通り側鎖型π共役系両親媒性高分子の合成に成功し、当初目標を達成することができた。さらに当初は想定していなかった共展開という新たな手法を用いることで単分子膜の安定性を高め、当初は平成２７年度に行う予定としていた水面上単分子膜挙動の解析についても検討を行うことができた。このことは当初計画を上回る成果であり、当初の計画以上に進展していると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究推進について、上記の通り順調な進展を見ているカルバゾール基含有両親媒性高分子の共展開法による集積については当初計画に従い、固体基板累積膜の構造・物性解析についても平成２７年度内に着手し、本研究課題の目標である「高密度・高秩序な二次元π共役系集積体の構築」の確実な実現を期する。一方、共展開を用いずにπ共役系ユニット含有両親媒性高分子のみで高秩序集積体を構築する検討についても引き続き分子構造設計・合成を進める。その際には当初ターゲットとしていたカルバゾール基以外にも、光・電子機能にかかる基礎物性がよく調べられているオリゴチオフェン等のπ共役系ユニットも視野に入れつつ検討を進める。
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| Causes of Carryover |
購入予定であった物品（合成用試薬）について、納期が平成２７年度内にずれ込むことが判明したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成２７年度内の合成用試薬購入用経費として使用する予定である。
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