高分子金属錯体単分子膜のナノ界面場での動的機能制御

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15036209
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 宮下 徳治 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40124630)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三箇山 毅 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (50327318) ; 松井 淳 東北大学, 多元物質科学研究所, 助手 (50361184) ; 三ツ石 方也 東北大学, 多元物質科学研究所, 講師 (70333903)
• Keywords: 高分子ナノシート / ルテニウム錯体 / 光二量化 / 光メモリー

Research Abstract

積層型高分子ナノシートを用いた光入力型発光メモリーの開発
Langmuir-Blodgett法を用いて作製される高分子ナノシートは分子レベルでの機能団の集積・組織化が容易であり、異なった分子を高秩序に配列することによる高次機能の発現が期待される。特にLB法を用いることにより、異なる機能を有する高分子ナノシート間の距離をナノメートルオーダーで制御して配列することが可能である。一方で色素間の励起エネルギー移動は数ナノメートル以内の距離でのみ起こる。そこで、ルテニウム錯体(Ru)を有する高分子ナノシートをナノメートルオーダーで空間制御し、アントラセン(An)を有する高分子ナノシート間での光エネルギー移動と光化学反応との組み合わせによるLB膜の発光増強について検討した。Ruナノシートのみを石英基板に積層した膜においてはλ_<ex>=298nmの励起に伴い600nm付近に極大を示すRu錯体の発光が観測された。一方でRuナノシートにさらにAnナノシートを積層するとその発光強度は減少した。これはRu錯体の励起エネルギーが3重項-3重項エネルギー移動によりAnへ移動し消光されたためである。つづいてアントラセンの光二量化によるRuの蛍光回復について検討を行った。アントラセンは光照射に伴い9,10位同士が架橋した二量体を形成することが知られている。この二量体はRu錯体のエネルギーアクセプターと働くことができずその結果Ruナノシートからの発光が回復すると考えられる。そこで368nmの光を照射しアントラセンの二量化反応を進行にともなうRU錯体の発光スペクトルを示す。30minでRu錯体の発光強度は初期の1.7倍まで増加した。30min以上照射を行っても発光強度の変化がなく二量化反応は30min以内で終了していると考えられる。Ru錯体の励起波長ではアントラセンの二量化は起こらないため、本系は368nmを書き込み光、298nmを読み出し光としたread-only memory(ROM)への応用が可能となる。

Research Products

• [Publications] Tiesheng Li, et al.: "Photolithographic Properties of Ultrathin Polymer Langmuir-Blodgett Films Containing Antracene Moieties"Journal of Materials Chemistry. 13. 1565-1569 (2003)
• [Publications] Ryo Hamasaki, et al.: "Nonlinear Optical Studies of Fullerene-arylethyne Hybrids"Journal of Materials Chemistry. 13. 21-26 (2003)
• [Publications] Masaya Mitsuishi, et al.: "Characterization of Ultrathin Polymer Optode and its Application to Temperature Sensors Based on Luminescent Europium Complexes"Journal of Materials Chemistry. 13. 2875-2879 (2003)
• [Publications] Norie Tsuboya, et al.: "Nonlinear Optical Properties of Novel Fullerene-ferrocene Hybrid Molecules"Journal of Materials Chemistry. 13. 511-513 (2003)
• [Publications] Jun Matsui, et al.: "Photophysical Behavior of Pyrene Molecules in Polymer Nano-sheets"Kobunshi Ronbunshu. 60. 673-681 (2003)
• [Publications] Tokuji Miyashita, et al.: "Optical Oxygen Sensor with Metal Complex"Novel Materials and Devices for Molecular Electronics and Photonics. 168-179 (2003)
• [Publications] 松井 淳, 宮下 徳治: "有機半導体の応用展開(分担)"シーエムシー出版. 11 (2003)