1998 年度実績報告書

新しい金属ラングミュアーブロジェット膜の電荷移動機構と物性

研究課題

研究課題/領域番号	10640556
研究機関	東京商船大学
研究代表者	和泉充東京商船大学, 商船学部, 助教授 (50159802)
研究分担者	大貫等東京商船大学, 商船学部, 助手 (60223898)
キーワード	金属LB膜 / BEDT-TTF / 気水界面 / 単分子膜 / 水面上IRRAS / 赤外分光 / 偏光変調赤外分光 / カルボン酸アニオン
研究概要	分子性固体における超伝導や密度波などの物性を単分子層1層単位で実現して薄膜化し、累積や層内の分子間相互作用を制御して、新規な物性と産業的応用を探索している。分子が2次元的に配列された膜を1層単位で作製するためにはラングミュア・ブロジェット(LB)法が適当である。本研究は、電子活性分子BEDO-TTF(BO)と脂肪酸分子ベヘン酸(BA)の混合から得られる金属LB膜(和泉、大貫1997)の電気伝導機構を明らかにする目的で、膜作成の初段である水面上でのBOとBAの混合分子膜の電子状態と電荷移動機構について光学的手法により研究した。以下に成果を述べる。 (1) LB法により固体基板上に膜を累積する前段階の、BOとBAとの水面上の混合分子膜について偏光変調赤外線反射吸収分光(PM-IR RAS)により分子膜の赤外線吸収スペクトル(光学的電気伝導度)を測定した。BA分子膜単独の場合と異なり、低周波数に向かって増大する金属的吸収スペクトルを観測するとともに、金属のDrudeモデルに従う光学的誘電関数を用いてスペクトルは半定量的に再現することに成功した。これから、水面上でのBOとBAの混合膜が金属状態にある微視的証拠を得た。 (2) この分子システムでは全く2次的処理を伴わず金属LB膜を得る事から、電子供与性の強いBO分子に対し、脂肪酸の極性基-COOHが電子受容基-COO^-となってBOの部分電荷移動を生じて金属化するシナリオを提出した。水面上の混合分子膜ではBOの分子層とBAの分子層が2重層構造を組織する事を主張していたが、赤外線吸収、電気的中性の原理および最密充填の原理のもとで、気水界面において隣接配列する脂肪酸はCOO-H..OOCのように2分子単位で水素を共有する結合状態をとり,-1価となることがわかった。脂肪酸から解離したプロトンはBO分子から電子を受容して、プロトンは中性になり、BOは2分子あたり+1価、すなわち、電荷移動塩としての組成は[BEDO-TTF]_2^+[Ch_3(CH_2)_<16>COO-H...OOC-(CH_2)_<16>Ch_3]^<-1>と結論し、X線回折や最密充填の原理から矛盾のない膜構造モデルを得た。BO分子との間の電荷移動は両親媒性分子の極性基のイオン化から引き起こされると結論できたが、電荷移動に際したプロトンの挙動、電気伝導機構の解明は11年度の課題である。

研究成果

(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] M.Izumi,H.Ohnuki,R.Kato,T.Imakubo: "Recent progress in metallic Langmuir-Blodgett films based on TTF derivatives" Thin Solid Films. 327-329. 14-18 (1998)
[文献書誌] H.Ohnuki,M.Izumi,Y.Ishizaki,R.Kato: "ESR properties of Langmuir-Blodgett films based on BO and behenic acid" Thin Solid Films. 327-329. 458-460 (1998)
[文献書誌] L.Vignau,H.Ohnuki,Y.Ishizaki,M.Izumi: "Conducting properties of Langmuir-Blodgett films based on BEDO-TTF" Synthetic Metals. (in press). (1999)
[文献書誌] V.M.Yartsev,H.Ohnuki Y.Ishizaki,M.Izumi: "Absorbance of metallic BO-BA Langmuir-Blodgett films" Synthetic Metals. (in press). (1999)
[文献書誌] H.Ohnuki,M.Nagata K.Kobayashi,M.Izumi: "Preparation of a new conducting Langmuir-Blodgett films based on oxygen substituted TTF derivative" Synthetic Metals. (in press). (1999)
[文献書誌] 和泉充・大貫等.L.Vignau 永田正明,石崎康雄: "酵素置換型TTFドナー分子BEDO-TTFと脂肪酸による新しい金属的等電性LB膜" 固体物理. 34・4. 270-278 (1999)

1998 年度 実績報告書

新しい金属ラングミュアーブロジェット膜の電荷移動機構と物性

研究代表者

和泉 充 東京商船大学, 商船学部, 助教授 (50159802)

研究成果

[文献書誌] M.Izumi,H.Ohnuki,R.Kato,T.Imakubo: "Recent progress in metallic Langmuir-Blodgett films based on TTF derivatives" Thin Solid Films. 327-329. 14-18 (1998)

[文献書誌] H.Ohnuki,M.Izumi,Y.Ishizaki,R.Kato: "ESR properties of Langmuir-Blodgett films based on BO and behenic acid" Thin Solid Films. 327-329. 458-460 (1998)

[文献書誌] L.Vignau,H.Ohnuki,Y.Ishizaki,M.Izumi: "Conducting properties of Langmuir-Blodgett films based on BEDO-TTF" Synthetic Metals. (in press). (1999)

[文献書誌] V.M.Yartsev,H.Ohnuki Y.Ishizaki,M.Izumi: "Absorbance of metallic BO-BA Langmuir-Blodgett films" Synthetic Metals. (in press). (1999)

[文献書誌] H.Ohnuki,M.Nagata K.Kobayashi,M.Izumi: "Preparation of a new conducting Langmuir-Blodgett films based on oxygen substituted TTF derivative" Synthetic Metals. (in press). (1999)

[文献書誌] 和泉 充・大貫 等.L.Vignau 永田正明,石崎康雄: "酵素置換型TTFドナー分子BEDO-TTFと脂肪酸による新しい金属的等電性LB膜" 固体物理. 34・4. 270-278 (1999)

1998 年度実績報告書

和泉充東京商船大学, 商船学部, 助教授 (50159802)

[文献書誌] 和泉充・大貫等.L.Vignau 永田正明,石崎康雄: "酵素置換型TTFドナー分子BEDO-TTFと脂肪酸による新しい金属的等電性LB膜" 固体物理. 34・4. 270-278 (1999)