多環芳香族系ジチインおよびTTF誘導体の合成と3次非線形光学材料への応用

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 05805073
• 研究機関: 京都女子大学
• 研究代表者: 松岡 賢 京都女子大学, 家政学部, 教授 (30081326)
• キーワード: 有機非線形光学 / 3次NLO材料 / キノン系色素 / ジチイン誘導体 / 分子設計 / MO法

研究概要

色素材料を中心とした有機非線形光学材料(2次と3次)のMO法による分子設計と合成,それらの非線形性と化学構造の関係について基礎的研究を行った。そして、色素固体の光物性は集合体での機能であるため、色素集合体の高次構造によって物性が大きく異なることを見い出した。すなわち、色素単結晶のX線構造解析から集合体レベルでの分子のスタッキングを解析し、分子構造と光物性の相関性を確立することを試みた。そして、色素分子間でのπ-π相互作用によって分子が3次元的に自己集積化するキノン系色素を新規に見い出した。これらの色素は分子内CT型発色系をもつナフトキノンおよびベンゾキノン誘導体であり、これらの色素は薄膜上で吸収スペクトルが溶液中に比べ100nm以上も長波長シフトすること、3次の非線形感受率x^<(3)>が、薄膜上で通常の対応する色素に比べ2桁以上も大きくなることを見い出した。すなわち、色素分子が3次元的なスタッキング構造をとり、色素の分子間距離が3.3-3.4Åになるとπ-平面間で強いπ-π相互作用がおこり、結果的にx^<(3)>が大幅に向上するとの知見を得た。このように、単一色素分子間での3次元的なπ-π相互作用を利用して材料を構築すると、有機非線形光学材料に最も有効な全π電子系で分子から材料を構築することができ、目的とする大きなx^<(3)>の材料が得られるとの知見を得た。この種の方法論による研究成果は国内外を通じて知られていない。
現代までの研究成果を、フランス、ドイツと日本の関連国際学会で発表し、原著論文(3報、印刷中)として発表した。

研究成果

• [文献書誌] M.Matsuoka: "Molecular Design of Quinoid Dyes for 3rd Order NLO Materials" Nonlinear Optics. (in press).
• [文献書誌] Y.Hattori: "New Organic Nonlinear Optical Material with Large X^<(3)>,2,6-Bis(n-butylamino)-4,8-dihydroxy-1,5-naphthoquinone" Electronics Letters. (in press).
• [文献書誌] Y.Hattori: "Third-order Nonlinear Optical Properties of Quinoid DYes" Proceedings of SPIE. (in press).
• [文献書誌] 松岡 賢: "分子機能材料と素子開発(分担)" エヌ・ディ・エス, 759 (1994)
• [文献書誌] 松岡 賢: "色素の化学と応用(単著)" 大日本図書, 170 (1994)
• [文献書誌] M.Matsuoka: "Analytical Chem:stry of Syuthetic Colorants(分担)" Blackie Academic & Professional, 212(21) (1995)