鋳型光重合を用いた導電性高分子/DNAナノ組織体の開発とデバイスの高効率化

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15550159
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 小林 範久 千葉大学, 大学院・自然科学研究科, 助教授 (50195799)
• Keywords: DNA / ポリアニリン / 電荷輸送性 / 光電機能材料 / ナノデバイス / 有機EL素子

Research Abstract

Ru(bpy)_3^<2+>を用いたアニリン2量体{N-フェニル-p-フェニレンジアミン(PPD)}の光重合時にポリアニオンであるDNAを共存させると、DNAの高次構造を反映したポリアニリン(PAn)/DNA高次組織体が生成することを明らかにしてきた。また、このDNA組織体を用いて応答性が早く、高輝度なRu発光型のEL素子の試作に成功した。本研究では光触媒であるRu(bpy)_3^<2+>を、インターカレーターとしても機能するアクリジンオレンジ(AO)に代えて検討を行い、より高い構造規則性、強い電子的相互作用をもつPAn/DNA高次組織体を調製するとともに、高効率な光電機能デバイスの開発を目指した。
5.0μMAOを含む水溶液中に1mM DNAを共存させた場合の吸収ならびにCDスペクトルから、AOがDNA塩基対間にインターカレートされていることが示唆された。PPDは以前の検討からDNAに静電的もしくはインターカレーションにより結合していることが示唆されており、重合以前においてRu錯体を用いた系に比べ高次な組織体が単純に混合するだけで自己集合的に形成されることが明らかとなった。
DNA、PPD、AOを含むpH3.4の塩酸水溶液に可視光照射し光重合を行った。重合に伴い420、1050nm付近のPAnのポーラロンバンドに基づく吸収の増加が観察されたことからPAn/DNA組織体の生成が示唆された。組織体生成に伴い420nm付近に正のコットン効果が現れることから、PAnがある規則性を持って組織体を形成していることが考えられる。pHを上げて重合を行った場合にも、脱プロトン成分の割合は増えるものの、同様なスペクトルが得られており、より温和な条件下で高次組織体の調製が可能なことが示唆された。AOを用いた系と同一な420nmの吸光度を示す、Ru錯体を用いた高次複合体との間でCDスペクトルの強度を比較した場合AO系の方が大きな誘起CDが得られた。このことはAOを用いることでより高次な構造規則性を有するDNA/PAn錯体が形成されたことを示している。
このAOを光触媒として作成したPAn/DNAコンプレックスもRu(bpy)_3^<2+>を使用したときと同様に精製後、水に溶解させることが可能である。このことからキャスト法やディップ法を用いることで容易に膜を作成することが可能であり様々なデバイスへの応用が期待できる。

Research Products

• [Publications] N.Kobayashi et al.: "Structure of DNA-Ru(bpy)_3^<2+> Complex and Its Application to Orange Color Electroluminescence Device"Electrochemistry. (in press). (2004)
• [Publications] N.Kobayashi et al.: "Synthesis of Polyacetylenes Having Pendant Carbazole Groups and Their Photo- and Electroluminescence Properties"Macromolecules. (in press). (2004)
• [Publications] 小林範久: "DNAを光電機能材料にする"化学と教育. 51. 104-107 (2004)
• [Publications] 小林範久: "DNAを利用した有機EL素子"電子材料. 42. 49-54 (2003)
• [Publications] 小林範久: "DNAの光電機能化と有機EL素子への展開"M&E. 31. 208-211 (2003)
• [Publications] 小林範久: "21世紀の情報産業を支える有機エレクトロニクス・フォトニクス材料およびデバイス(分担、第7章デジタルペーパー)"シーエムシー出版. 371 (2003)