π共役系高分子における励起子ダイナミクスと高機能固体レーザー応用に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 11694156
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 吉野 勝美 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70029205)
• 研究分担者: 藤井 彰彦 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80304020) ; 尾崎 雅則 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (50204186)
• キーワード: π共役系高分子 / 導電性高分子 / 励起子 / ポーラロン対 / レーザー / 励起電子状態

研究概要

本研究では、種々のπ共役系高分子をにおける光学的性質を詳細に検討する事により、励起子ダイナミクスを明らかにし、その知見をもとに高機能固体レーザー応用の可能性を検討した。主要な成果は以下の通りである。
(1)ベンゼン、フルオレン、チオフェン、ピリジン等を基本骨格とした新規導電性高分子及び共重合体について、光学的性質を調べたところ、強い発光性を示すことが明らかになった。更には炭素系高分子主鎖中にSi等のヘテロ原子を導入することで、任意の共役長に制御可能であり、発光色と分子構造の関係を明らかにした。また、高効率の発光材料としても有用であることから、その発光機構について検討し、レーザー応用の実験を行なったところ、特に青色レーザー材料としての可能性を見い出した
(2)機能性発現のため置換基を導入したポリアセチレン誘導体では、置換基に依存した光学的性質が明らかになった。蛍光寿命測定、偏光蛍光、偏光ラマン散乱等の光学測定より、ポリアセチレン誘導体の励起状態における電子状態について検討し、発光機構モデルの提案を行なった。
(3)ポリアルキルチオフェンの非線形光導電性に着目し、高強度フェムト秒レーザーを用いた時間分解ポンププローブ光伝導測定を行い、π共役系高分子の光励起状態においてポーラロン対の形成が極めて重要な役割を果たしていることを明らかにした。このことは、C_<60>のドーピング効果の実験からも確認した。
(4)三次元ナノ周期構造を有する人工オパールの空隙内にポリアルキルチオフェンを浸透させることによりπ共役系高分子インバース・オパールを作製し、周期構造に起因するストップバンドの位置が温度変化、電気化学ドーピングにより制御可能であることを見出した。

研究成果

• [文献書誌] I, Gontia: "Photoexcitations in disubstituted polyacetylene: solutions and polarons"Synthetic Metals. 116. 91-94 (2001)
• [文献書誌] T.Fujisawa: "Fabrication and Optical Properties of Electrodeposited Conducting Polymer Thin Film Based on Poly(p-phenylene vinylene) Derivative"Japanese Journal of Applied Physics. 40. L474-L447 (2001)
• [文献書誌] R, Hidayat: "PL Dynamics in Disubstituted Polyacetylenes"Synthetic Metals. 119. 597-598 (2001)
• [文献書誌] R, Hidayat: "Influences of Interchain Interaction on Exciton Dynamics in Poly(alkylthio phene"Japanese Journal of Applied Physics. 40. 7103-7109 (2001)
• [文献書誌] Y.Yoshida: "Spectral narrowing of photoluminescence and improvement of electroluminescent properties in conducting polymers with Si atoms in main chain"Journal of Applied Physics. 90. 6061-6065 (2001)
• [文献書誌] E.Frankevich: "Primary Processes of Charge Carrier Generation in Photoconducting Polymers"Synthetic Metals. 119. 495-498 (2001)