変位電流・光第2次高調波測定によるフレキシブルナノ界面分子膜の電子物性評価

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15206032
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 岩本 光正 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40143664)
• 研究分担者: 間中 孝章 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (20323800)
• キーワード: 分子膜 / マックスウェル変位電流 / 光第2次高調波 / フレキシブル性 / 帯電現象 / ナノ界面 / 有機FET / 膜パターン

研究概要

本研究の目的は、分子膜のフレキシブルな構造についての物理を基礎として、有機電子素子作製への展開を円滑にする工学的手法の確立に向け、マックスウェル変位電流(MDC)測定と光第2次高調波(SHG)の同時測定を基礎として、柔構造界面分子膜の電子・光物性を評価する手法を、理論ならびに実験両面から開拓することである。
本年度の研究は予定通り遂行され、以下のような成果が得られた。
[1]分子膜のフレキシブル性の特徴は面内パターン構造として現れる。昨年度から稼動しているBAM-MDC同時測定装置により、膜圧縮に伴って現れる様々なドメインパパターンの直接観察に成功した。
[2]上記のパターンを理論的に予測するために、これまで単分子膜の形状を決定する方程式を提案してきた。これまでは水面垂直方向のダイポール相互作用と一様な方向にチルトしたダイポールの相互作用のみが考察されてきたが、本年度は静電相互作用の観点からダイポール相互作用を見直し、ドメイン内の配向歪みがドメイン形状に与える効果を含むように拡張した。その結果、形状エネルギーの自発曲率項とFrankの弾性エネルギーは、ダイポール相互作用のパラメータを使って表わすことができることが分かつた。
[3]色素分子の1つであるヘミシアニンは、分子内電荷移動による巨大なダイポールモーメントを有し、ドメイン-ダイポールの評価を行う上で興味深い分子である。そのため、MDCとSHG測定を用いて、圧縮に伴う界面単分子膜の構造について評価を試みた。結果、ずり流動による相転移の確認、圧縮に伴うp受光SHGの減少などが確認された。
[4]昨年度から継続して行っている有機FETについて、チャネル間に対して顕微SHG測定を行い、チャネル間の電界分布に対する直接的なプローブ技術として実用可能であることを示した。

研究成果

• [雑誌論文] Dynamic disorder in receptor-ligand forced dissociation experiments (2006)
  • 著者名/発表者名: Fei Liu
  • 雑誌名: Physical Review E 73 ページ: 010901-1-4
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Molecular dynamics study on the conformational transition of prion induced by the point mutation (2006)
  • 著者名/発表者名: Yong Zhang
  • 雑誌名: Thin Solid Films 499 ページ: 224-228
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Preparation and surface morphology change observation of hybrid bilayer membranes (2006)
  • 著者名/発表者名: Yasuhiro Nishimura
  • 雑誌名: Thin Solid Films 499 ページ: 40-43
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Monolayer alignment on azobenzene surfaces during UV light irradiation : Analysis of optical polarized absorption measurement results and theoretical treatment (2006)
  • 著者名/発表者名: A.V.Zakharov
  • 雑誌名: Journal of Chemical Physics 124 ページ: 024701-024705
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Control of the nano electrostatic phenomena at a pentacene/metal interface for improvement of the organic FET devices (2006)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 雑誌名: Thin Solid Films 499 ページ: 386-391
• [雑誌論文] Orientational order of 4' -n-pentyl-4-cyanobiphenyl molecules deposited on azobenzene monolayers (2006)
  • 著者名/発表者名: Dai Taguchi
  • 雑誌名: Thin Solid Films 499 ページ: 229-233
• [雑誌論文] Measurement of interfacial dielectric polarization for the investigation of the orientational structure of monolayers comprised of banana-shaped molecules at an air- water interface (2006)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Yamamoto
  • 雑誌名: Thin Solid Films 499 ページ: 242-248
• [雑誌論文] Maxwell-Wagner Model Analysis for the C-V Characteristics of Pentacene FET (2006)
  • 著者名/発表者名: Eunju Lim
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 45, 4B(掲載予定)(決定)
• [雑誌論文] Studying the Chirality of polymerized 10, 12-Tricosadynoic Acid LB Films Using SHG Polarized Angle Dependence and SHG-CD Method (2006)
  • 著者名/発表者名: Gang Zou
  • 雑誌名: Collides and Surfaces A (掲載予定)(決定)
• [雑誌論文] Generation of Maxwell displacement current across 10, 12-Tricosadynoic Acid Monolayer before and after Polymerization (2006)
  • 著者名/発表者名: Gang Zou
  • 雑誌名: Thin Solid Films (掲載予定)(決定)
• [雑誌論文] Determination of the complete dielectric polarization of Langmuir monolayers (2005)
  • 著者名/発表者名: Robert Wagner
  • 雑誌名: Review of Scientific Instrument 76 ページ: 83902
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Investigation of the Electrostatic Phenomena at Pentacene/Metal Interface by Second-Harmonic Generation (2005)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 44 ページ: 2818-2822
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] In situ Observations of Orientational Ordering Process of 4'-n-pentyl-4-cyanobiphenyl Ultra-Thin Film Using Polarized Absorption Measurements (2005)
  • 著者名/発表者名: Dai Taguchi
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 44 ページ: 1037-1040
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] SHG and MDC spectroscopy of chiral organic monolayer at the air-water interface (2005)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces - A 257 ページ: 79-84
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analysis of shear induced flow in liquid crystal monolayer (2005)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces - A 257 ページ: 51-56
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Nano-interfacial space charge and single electron tunneling conduction in metal/polyimide/metal junctions (2005)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Noguchi
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces - A 257 ページ: 345-350
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Orientation of liquid crystal molecules on command surface LB monolayer studied by the surface potential and SHG technique (2005)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces - A 257 ページ: 319-324
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Electrostatic properties of polyethylene LB films on metal electrodes (2005)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces - A 257 ページ: 287-290
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Analysis of dielectric polarization of organic monolayer at the air-water interface by MDC and SHG spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Colloids and Surfaces-A 257 ページ: 155-160
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Optical chirality of citronelloxy-cyanobiphenyl monolayer at an air-water interface studied by the MDC and SHG measurement (2005)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Tamura
  • 雑誌名: Chemical Physics Letters 407 ページ: 337-341
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Modulation in optical second harmonic generation signal from channel of pentacene field effect transistors during device operation (2005)
  • 著者名/発表者名: Takaaki Manaka
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 87 ページ: 222107-1-3
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Space-Charge Effects in Vacuum Deposited Polyimide Layers (2005)
  • 著者名/発表者名: Zhivkov.V.Strijkova
  • 雑誌名: Journal of Optoelectronics and Advanced Materials 7 ページ: 245-248
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Flow-induced molecular orientation of amphiphile monolayers : Incorporation of hexatic elasticity into Ericksen-Leslie theory (2005)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Physical Review E 72 ページ: 021704-1-7
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Study of interfacial polarization phenomena in organic films by MDC, SHG and surface potential measurement (2005)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Current Applied Physics 5 ページ: 317-320
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Detection of nano-interfacial space charge field at metal-organic film interface by SHG and surface potential (2005)
  • 著者名/発表者名: Mitsumasa Iwamoto
  • 雑誌名: Current Applied Physics 5 ページ: 171-173
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Large surface potential of Alq3 film and its decay (2005)
  • 著者名/発表者名: Kei Yoshizaki
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 97 ページ: 23703
• [雑誌論文] Current-Voltage Characteristics of Pentacene Films : Effect of UV/Ozone Treatment on Au Electrodes (2005)
  • 著者名/発表者名: Yuuma Suzue
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 44 ページ: 561-565
• [雑誌論文] Nanometric Interfacial Polarization Phenomena in Organic Monolayer Films Studied by Maxwell Displacement Current-Second Harmonic Generation Spectroscopy (2005)
  • 著者名/発表者名: Ryosuke Tamura
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 44 ページ: 519-522
• [雑誌論文] Enhancement of Surface Potential Buildup and Decay of Tris(8-quinolinato)aluminum Film Deposited on Ultraviolet/Ozone-Treated Gold Electrodes (2005)
  • 著者名/発表者名: Norifumi Kajimoto
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 44 ページ: 1091-1094
• [雑誌論文] Polyimide as a tunneling barrier in single-electron tunneling junctions. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yutaka Noguchi
  • 雑誌名: Polyimide and Other High Temperature Polymers ページ: 1-14