Cat-ablation法による低次元導電性高分子の合成及び構造・物性評価

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13740394
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 西尾 悟 東北大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (40252340)
• キーワード: アブレーション / ポリペリナフタレン / ナノ微粒子 / Nd:YAGレーザー / 低次元グラファイト / ペリレン誘導体

研究概要

本年度は、Nd:YAGレザーの355nmを用い、ペリレン誘導体(PTCDA)とCoとの混合ターゲット(PTCDA/Co)のアブレーションにより低次元グラファイトであるポリペリナフタレン(PPN)ナノ微粒子の合成を試みた。PTCDA/Coターゲットを0.1〜0.5Jcm^<-2>pulse^<-1>のフルエンスでアブレーションすることにより、数十〜百nmのナノ微粒子からなる薄膜を得た。得られた薄膜に対してIR測定を行ったところフルエンスの上昇と共に側鎖に由来したピークの強度が減少していく様子がみられ、0.5Jcm^<-2>pulse^<-1>でPTCDA側鎖が完全に脱離している事がわかった。一方、同条件で作製した薄膜のラマン測定より若干のブロード化が見られるものの、いずれのフルエンスにおいてもペリレンに由来するピークが検出された。これらの結果より355nmでPTCDA/Coをアブレーションした場合、0.5Jcm^<-2>pulse^<-1>においてペリレン骨格を保持しつつ、側鎖が脱離したフラグメント種が基板上に堆積していることが明らかとなった。Coを加えることで側鎖の脱離反応が促進されることから、レーザー光を吸収したCoからイオン化により生成した電子がPTCDAに衝突し側鎖の脱離を誘起する、あるいは光熱的過程などの可能性が考えられる。27℃で作製した薄膜の[H]/[C]を調べたところ0.403という値となり、側鎖が脱離したPTCDAの理論値である0.400にほぼ一致し、脱離反応を支持する結果が得られた。また、300℃で作製した薄膜を調べたところ、1290cm^<-1>に鋭いピークを有するラマンスペクトルが得られ、その電導度は、27℃のものに比べ二桁ほど高い値を示した。これは温度上昇により重合反応が促進されπ共役系が発達した為であり、PPN生成を示唆する結果と言える。

研究成果

• [文献書誌] S.Nishio, K.Tamura, Y.Tsujine, T.Fukao, M.Nakano, A.Matsuzaki, H.Sato: "Remarkable Enhancement on Elimination Reaction of Side Groups in Excimer Laser Ablation of Mixture Targets of Perylene Derivatives with Metal Powder"Appl. Surf. Sci.. 197-198. 764-767 (2002)
• [文献書誌] S.Nishio, H.u Sato, N.Ando, Y.Hato: "Preparation of Polyperinaphthalene Thin Films by Excimer Laser Ablation and Their Application to Optic and Electronic Devices"J. Photopolym. Sci. Tech.. 15. 71-76 (2002)
• [文献書誌] 西尾 悟: "エキシマレーザーアブレーション法による半導性有機薄膜作製ならびにそのエネルギー変換および貯蔵材料への応用"レーザー研究. 31. 141-145 (2002)
• [文献書誌] S.Nishio, K.i Tamura, J.Murata, J.Kitahara, T.Kan, A.Matsuzaki, N.Ando, Y.Hato, H.Fukumura: "Preparation of Polyperinaphthalenic Organic Semiconductive Nano Particles by Excimer Laser Ablation and Their Application to Optic and Electronic Devices"J. Laser Applications. (In press). (2003)