共役系高分子の分子内キャリアダイナミックスの研究

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08455005
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 伊藤 耕三 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (00232439)
• 研究分担者: 下村 武史 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (40292768) ; 木村 康之 東京大学, 大学院・工学系研究科, 講師 (00225070)
• キーワード: 共役系高分子 / 導電性高分子 / 電気複屈折 / 分子内電気伝導 / キャリア伝導 / 高分子形態 / ロッド-コイル転移

研究概要

共役系高分子をはじめとする電子・光機能性高分子の電気伝導に関する研究は、従来主として固体バルク状態で行われてきたが、アモルファス域と結晶域が互いに入り混じった複雑な高次構造をとる固体中では、分子内と分子間のキャリア移動を明確に区別することは困難である。そこで、本研究では可溶性の共役系高分子を絶縁性の有機溶媒中に溶かし、分子分散させることにより、分子間伝導を完全に制御し、高分子1本鎖に固有な、すなわち高分子の1次元性を顕著に反映する分子内キャリア伝導に関する情報を選択的に検出することを目指した。
昨年度までに、動的電気複屈折測定装置を製作し、低ドーパント状態のポリ(3-ヘキシルチオフェン)(P3HT)において、共役構造の欠陥を越えながら高分子全長程度を拡散するキャリアにより低周波緩和モードと、こうした欠陥に囲まれたローカルな領域を拡散するキャリアによる高周波緩和モードの存在を明らかにした。本年度は新規に電磁石(最大磁場:1T)を購入し、電気複屈折と並行して磁化率の測定を行うことにより、キャリアの種類がポーラロンであることを決定した。ドーパント濃度を上げてゆくと、ポーラロンはバイポーラロンに変化することが報告されているので、今後ドーパント濃度を変えながら電気複屈折測定を行うことにより、ポーラロン、バイポーラロンそれぞれの分子内拡散機構が明確となることが期待される。
さらに、本研究で製作した動的電気複屈折測定法をポリアニリン(PAni)の溶液系にも適用し、酸化によるPAniの主鎖形態変化と分子内キャリア伝導の関係を明らかにした。
以上のように、動的電気複屈折緩和スペクトロスコピーは可溶性の共役系高分子一般の分子内キャリアダイナミックスおよび分子形態の観測に有効な測定手法であることが明らかとなった。

研究成果

• [文献書誌] Junichi Oizumi: "High-Frequency Dielectric Relaxation of Linear Micelles in Aqueous Solution of Cetyltrimethylammonium Bromide with Sodium Salicylate" Langmuir. 13・11. 3052-3054 (1997)
• [文献書誌] Takeshi Shimomura: "Electrochromism of Polyaniline in Solution as Studied by Frequency-Domain Electric Bire-fringence" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 40. 381-384 (1997)
• [文献書誌] Yuko Nagamine: "Counterion Distribution in polyelectrolyte Solution with Different Counterion Species" Reports on Progress in Polymer Physics in Japan. 40. 95-98 (1997)
• [文献書誌] Takeshi Shimomura: "Relation between Intra-Chain Conduction and Main-Chain Conformation of Conducting Polymers in Solution as Studied by Electric Birefringence Spectroscopy" Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects. (印刷中).
• [文献書誌] Junichi Oizumi: "Dynamics of Counterions Bound to Linear Micelles in Solutions as Studied by Electric Bire-fringence Relaxation and High-Frequency Dielectric Relaxation Spectroscopies" Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects. (印刷中).
• [文献書誌] Yuko Nagamine: "Low-and High-Frequency Relaxations in Linear Polyelectrolyte Solutions with Different Counterion Species" Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects. (印刷中).
• [文献書誌] Shu Hotta: "Electric Properties of Polythiophenes,Chapter II,in Handbook of Polythio-phene and Oligothiophene" VCH (印刷中),