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π電子系物質は、様々なデバイスへの応用が検討されている。デバイス中では、電場印加や電流注入など種々の外的条件下においてπ電子系物質が動作し機能性を示す。このような動作状態の電子状態の解明は基礎的観点からも機能性を考えるうえでも重要である。そこで、外場印加、特に電圧印加によって電子状態を制御したπ電子系物質の光学応答に注目し研究を行った。本研究の一つの特徴は、平面型のイオン液体ドーピングセルを用い、ドーピング状態を制御して光学測定を行う点である。イオン液体ドーピングセルにおいては、透明基板上に一対のITO電極が配置され、片側の電極上に目的のπ電子系物質が成膜されている。この両電極にわたりイオン液体が滴下され、さらに透明基板で覆われており、π電子系物質以外の部分の透明性が高い。電極間の電圧を変化させることにより、ドーピングレベルの制御が可能である。
イオン液体ドーピングセルにおける共役系高分子のドーピング状態の空間依存性について詳細な検討を行った。前年度までに得たラマン散乱測定データの解析を行い、平面型イオン液体ドーピングセル中のドーピングレベルの空間的な均一性を明らかにした。
イオン液体によりドーピングした単層グラフェンの電子状態、光励起状態の解明を目指して、前年度に引き続き、周波数アップコンバージョン法により発光強度の時間変化を励起光強度に注意して観測した。実験により得られた各ドーピングレベルにおける緩和プロファイルをモデル解析することにより、緩和過程の詳細な機構を明らかにした。
ドーパント分子の運動・移動の制御やイオン液体ドーピングセルの分光測定への幅広い適用を目的に、透明性の高い物質によるイオン液体の固定化を試みた。実際に分光測定を行い、固定化したイオン液体を用いたドーピングセルが分光研究に使用可能であることを示した。
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