2015 Fiscal Year Annual Research Report
Design Strategy fot the Electronic Functional p-Bricolage Molecular Systems by Combined Microwave Spectroscopy Techniques
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
26102011
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
関 修平 京都大学, 工学研究科, 教授 (30273709)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐伯 昭紀 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (10362625)
櫻井 庸明 京都大学, 工学研究科, 助教 (50632907)
酒巻 大輔 京都大学, 工学研究科, 特定助教 (60722741)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | マイクロ波 / 複合電磁波 / 化学ドープ / ESR / ポーラロン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マイクロ波をプローブとした非接触電荷移動度評価法の開発と、それらを用いた材料評価を推進した。H27年度繰越分予算は、H27年度前半おける電子スピン共鳴装置(ESR)の故障に伴う装置刷新のために実施を先送りしていた、マイクロ波による電伝導度測定とESRによるキャリア数定量を同時に同時におこなう新たな電荷移動度評価法の開発のために使用した。本年度は、実用化のための装置最適化をおこなった。具体的には、ドーパントであるヨウ素蒸気の流速制御機構を導入し、ドーピング速度のコントロールを可能とした。さらに、光ファイバー式のスペクトル分光計と組み合わせることで、ドーピング中におけるCD-TRMCと紫外可視吸収スペクトルの同時分光が可能となった。本年度に構築した測定システムを用いることで、代表的な導電性高分子であるPoly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) (P3HT)に対する正孔ドーピング時のキャリア伝導およびスピン数のリアルタイムモニタリングに成功した。その結果、ドーピング開始初期段階において、ESR信号強度は増大するが、マイクロ波伝導度は変化しない時間領域が存在し、ドーピング初期において発生するポーラロンの移動度が低いことが示唆された。さらにドーピングが進行すると、ESR強度は低下しはじめ、それに伴って伝導度が増大したことから、P3HT中の主なキャリア担体はスピンを持たないポーラロンペアもしくはバイポーラロンであることが強く示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度より引き続き開発を継続していたCD-TRMC法の測定装置の試作機が完成した。これを用いて、ドーピング段階ごとのP3HTのキャリアの微視的な情報を得ることに成功した。これは二種類の非接触マイクロ波分光を複合した本手法ならでは成果であり、本手法の計測装置としての独自性と有効性を実証する結果であるといえる。さらにここで得られた知見は、未だ統一的な見解のない導電性高分子内の伝導機構の解明に繋がるものであり、当初計画以上の成果が得られたと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、CD-TRMC法の適用範囲を広げ、現在用いているP3HT以外を対象とした測定をおこなう。特に、ドーピング剤の選択およびドープ法を検討することで、多様な材料群に適用できる汎用的な測定法として確立することを目指す。また、FI-TRMC法において、共振周波数変調によって試料中に存在するキャリアトラップの情報を得る手法の開発を目指す。
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