強相関チアジルラジカルの光・電流応答

• 研究領域: 分子自由度が拓く新物質科学
• 研究課題/領域番号: 21110515
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 阿波賀 邦夫 名古屋大学, 物質科学国際研究センター, 教授 (10202772)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2010
• 研究課題ステータス: 完了 (2010年度)
• 配分額: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2010年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2009年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: 有機半導体 / 非線形電気伝導 / 有機ラジカル

研究概要

環状チアジルラジカルの磁気特性や光物性、電気物性を研究した。BDTDAと呼ばれるラジカル分子の光物性を調べたところ、ITO|BDTDA(300nm)|Alなる光学セルが、バイアス電圧なしで巨大な過渡光電流を見せることを見出した。この起源であるが、「BDTDAはラジカルであるという電子構造の特殊性と自分自身の分極に助けられながら、電極界面で効率よく光電荷分離を起こす。BDTDAのLUMOはAlのフェルミ準位よりも高いため、電荷分離によって生じた電子はAl電極に即座に吸収され、ITOとAlの仕事関数の差によってITO側まで移動する。」を結論した。このメカニズムの面白さは、過渡電流は外部回路を通る界面から界面への電流であるため、有機半導体の最大の弱点である移動度の低さや化学的安定性は問題にならない点である。またこの機構を見れば明らかなように、過渡光電流発現に有機層内部の導電性は必要ない。つまり電極界面で電荷分離さえ生じれば、有機層内部を絶縁体に置き換えても同様の過渡光電流を観測できる。このモデルに従って過渡電流生成に特化した、電荷分離層と絶縁分極層からなる二層膜セルを作製した。電荷分離層=ZnPcとC60の共蒸着膜、絶縁分極層=有機ポリマーPVDFとすることにより、予想通りBDTDAのものに匹敵する大きな過渡電流や交流電流が生じ、また絶縁分極層の物質を取りかえて誘電率を制御することによって、過渡光電流の大きさを2ケタ以上変化させることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Dual-gate field-effect transistors of octathio[8]circulene thin-films with ionic liquid and SiO_2 gate dielectrics (2011)
  • 著者名/発表者名: T.Fujimoto, M.M.Matsushita, K.Awaga
  • 雑誌名: Appl.Phys.Lett. 巻: 97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nanohybridization of Polyoxometalate Clusters and Single-Wall Carbon Nanotubes : Applications in Molecular Cluster Batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: N.Kawasaki, H.Wang, R.Nakanishi, S.Hamanaka, R.Kitaura, H.Shinohara, T.Yokoyama, H.Yoshikawa, K.Awaga
  • 雑誌名: Angew.Chem Int.Ed. 巻: 50 ページ: 3471-3474
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrodeposition as a superior route to a thin film molecular semiconductor (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Dalgleish, H.Yoshikawa, M.M.Matsushita, K.Awaga, N.Robertson
  • 雑誌名: Chem.Sci. 巻: 2 ページ: 316-320
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fe(II)spincrossover complex of [1,2,5,]thiadiazolo[3,4-f][1,10]phenanthroline (2009)
  • 著者名/発表者名: Shuku, Yoshiaki ; Suizu, Rie ; Awaga, Kunio
  • 雑誌名: CrystEngComm 11(10) ページ: 2065-2068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rechargeable Batteries Driven by Redox Reactions on Mn12 Clusters with Structural Changes : XAFS Analyses of the Charging/Discharging Processes in Molecular Cluster Batteries (2009)
  • 著者名/発表者名: Awaga, Kunio
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 48(19) ページ: 9057-9059
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elcetrochemical field-effect transistors of octathio[8]circulene robust thin films with ionic liquids (2009)
  • 著者名/発表者名: Fujimoto, Takuya ; Matsushita, Michio M ; Awaga, Kunio
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 483(1-3) ページ: 81-83
  • 査読あり
• [学会発表] Organic Electronics based on Paramagnetic Species (2011)
  • 著者名/発表者名: Kunio Awaga
  • 学会等名: International School & Symposium on Multifunctional Molecule-based Materials
  • 発表場所: Chicago Argonne USA
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] マクロサイクル化合物の結晶および薄膜構造制御と電気化学物性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 阿波賀邦夫
  • 学会等名: 第18回有機結晶シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2009-11-09
• [図書] ナノラジカル界面からの電子機能発現 (2011)
  • 著者名/発表者名: 阿波賀邦夫
  • 出版者: 未来材料
• [備考]
  • URL: http://www.chem.nagoya-u.ac.jp/awagak/
• [備考]
  • URL: http://www.chem.nagoya-u.ac.jp/awagak/
• [産業財産権] 有機光電変換素子および撮像素子 (2011)
  • 発明者名: 阿波賀邦夫、Hu Laigui,伊東裕
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 出願年月日: 2011-03-15
  • 外国
• [産業財産権] 光電変素子および光電変換装置 (2009)
  • 発明者名: 阿波賀邦夫、Hu-Laigui, 佐藤正春
  • 権利者名: 名古屋大学
  • 産業財産権番号: 2009-251766
  • 出願年月日: 2009-11-02