スピン分極で増感した光導電性有機ナノ構造体

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 15310069
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 生駒 忠昭 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (10212804)
• キーワード: 光導電性高分子 / 電子スピン分極 / 磁場効果 / キャリア生成 / 時間分解ESR / 過渡光電流 / 有機ナノ構造体 / 電子正孔対

研究概要

有機物質はナノ微細加工技術なくして分子レベルで起こっている量子効果をそのままマクロな物性に反映させることのできるポテンシャルを本質的に持っている。しかしながら、有機物の量子スピン選択的な電子移動反応を利用したナノ構造体の開発はほとんど行われていない。そこで、本研究では光導電性有機ナノ構造体を対象に光誘起電子スピン分極を利用した高い電気伝導性を実証することを目的とした。平成15年度は以下ことを実施した。
I.有機ナノ試料作成
カルバゾールに代表される三級アミン化合物の有機固体中に適切なドーパント分子を導入したナノ試料を作成する。これは、購入したスピンコーターおよび真空蒸着装置を用いて行った。種々の光物理的な特徴をもつ分子を有機固体中にドープし、励起分子のスピンダイナミクスを時間分解ESRを用いて観測した。その結果、遠隔イオン対由来の信号を検出した。スピン相関ラジカル対モデルによる解析を行い、キャリア生成過程が段階的ホール移動によることを見出すことができた。
II.光伝導度の磁場効果測定装置の立ち上げ
本研究に即した形状の有機薄膜はさんだサンドイッチセルの作成を試みた。このために真空蒸着装置を購入した。最適なマスク形状・試料位置・蒸着条件などを見出すため試作を繰り返した結果、数百pFの静電容量をもつ応答時間の短い試料をつくることに成功した。現有するナノ秒レーザーと購入した電気計測機器を用いて、過渡光電流および過渡電荷量測定できるシステムを立ち上げた。製作を依頼したコンピューター制御の電磁石の納期が遅れたために、磁場効果を精密に調べるシステムの立ち上げは平成16年度以降に実施する予定である。

研究成果

• [文献書誌] T.Ishizaka, S.Tero-Kubota, Y.Kurokawa, T.Ikoma: "EPR Studies on Defects in Sol-gel Derived Alumina Films"J.Phys.Chem.Solids. 64. 801-806 (2003)
• [文献書誌] T.Ikoma, S.Okada, S.Tero-Kubota, H.Nakanishi, T.Kato, P.Hofer, A.Kamlowshki, K.Akiyama: "Angle Selective Measurements of Spin Soliton in Ladder Polydiacetylene by Pulsed 94 GHz EPR"App.Magn.Reson.. 23. 445-453 (2003)
• [文献書誌] Y.Doi, B.R.Lee, M.Ikeguchi, Y.Ohoba, T.Ikoma, S.Tero- Kubota, S.Yamauchi, K.Takahashi, E.Ichishima: "Substrate Specificities of Deuterolysin from Aspergillus Oryzae and Electron Paramagnetic Resonance Measurement of Cobalt-substituted Deuterolysin"Biosci.Biotechnol.Biochem.. 67. 364-270 (2003)
• [文献書誌] F.Ito, T.Ikoma, K.Akiyama, Y.Kobori, S.Tero-Kubota: "Long-range Jump versus Stepwise Hops : Magnetic Field Effects on the Charge-transfer Fluorescence from Photoconductive Polymer Films"J.Am.Chem.Soc.. 125. 4722-4723 (2003)
• [文献書誌] Y.Nagano, T.Ikoma, K.Akiyama, S.Tero-Kubota: "Symmetry Switching of the Fluorescent Excited State in α,ω-Diphenylpolyyne"J.Am.Chem.Soc.. 125. 14103-14112 (2003)
• [文献書誌] S.Ito, T.Kubo, N.Morita, T.Ikoma, S.Tero-Kubota, A.Tajiri: "Synthesis, Stabilities, and Redox Behavior of Di(1-azulenyl)(6-azulenyl)methylium Hexafluorophosphates. Generation of a Donor-acceptor Substituted Neutral Radical by Azulenes"J.Org.Chem.. 68. 9753-9762 (2003)
• [文献書誌] O.Ito, T.Ikoma, R.Sakurovs: "Carbon Alloys : Novel Concepts to Develop Carbon Science and Technology"E.Yasuda, M.Inagaki, K.Kaneko, M.Endo, A.Oya, Y.Tanabe. 580 (2003)