2016 Fiscal Year Annual Research Report
励起状態ダイナミクスを利用したπラジカルのスピントロニクス素子への展開
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16H04136
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| Research Institution | Osaka City University |
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Principal Investigator |
手木 芳男 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 教授 (00180068)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉野 治一 大阪市立大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60295681)
仕幸 英治 大阪市立大学, 大学院工学研究科, 准教授 (90377440)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | πラジカル / 光励起状態 / 光電流 / 電荷移動錯体 / スピントロニクス / 時間分解ＥＳＲ / 光耐久性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
申請計画書どおり以下の３つの課題に取り組んだ。
[課題1]高い光耐久性と機能性を有する拡張π骨格安定ラジカルの設計・合成・基礎物性解明 ペンタセンは、結晶状態での高いホール伝導度と薄膜化の容易さのため有機半導体のベンチマーク化合物として広く知られているが、可視光による劣化と有機溶剤に対する難溶性がデバイス作成や実用化の大きな障害となっていた。研究代表者らは、このペンタセンに安定ラジカルを付加することにより、増強系間交差とスピン許容の経路の形成による励起状態の基底状態への高速・高効率なエネルギー失活により光耐久性と溶解度の著しい向上が同時に達成されることを報告した。本年度は、更なる光耐久性の向上と、デバイス化に向けて、多様な励起スピン状態（一重項、2種類の三重項、五重項）を経由する経路の形成と増強系間交差の倍増による更なる光耐久性の向上が期待できるビラジカル系への拡張を行い、その基礎物性と励起状態ダイナミクスを明らかにした。ＦＥＴ素子の作成も試み、小さいながらＦＥＴ特性の観測に成功した。また、手始めにアントラセン―ラジカル系で平面性を高めた分子骨格を有する励起高スピンπラジカルの合成を試み、それらの基礎物性の一部を明らかにした。
[課題2]導電性を高めた有機ラジカル材料を用いた（光）伝導、スピン整列等の固体物性解明 申請計画に記載したように本年度はラジカルを付加していないピレン（Ｐｙ）系の２種の電荷移動錯体を用いた薄膜形成条件の検討と光伝導の測定を実施した。また、時間分解ＥＳＲ測定により、三重項励起子の存在を確認した。
[課題3]πラジカルを用いた分子デバイスの作成とスピン流等の解明とその制御 ラジカル部位を有しないピレン系のCT錯体系を用いて実証デバイスを作成し、光電流の確認に成功した。また、ラジカル付加系での蒸着条件等を検討を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
申請計画に沿って、初年度はラジカルを付加していない系と適切な電子アクセプターからなる電荷移動錯体を用いて、真空蒸着による素子の作成に成功し、光電流が確認できた。また、現在の所、1種類では有るがラジカル付加体自体での真空蒸着による製膜に成功した。このように申請書に記載した研究項目を実施し、おおむね良好な結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
申請計画に沿って研究はおおむね順調に進行しており、現在の所、特に大きな問題は発生していないので、当初の申請計画通り、次年度も次の３課題を並行して進める。
[課題1]高い光耐久性と機能性を有する拡張π骨格安定ラジカルの設計・合成・基礎物性解明
[課題2]導電性を高めた有機ラジカル材料を用いた（光）伝導、スピン整列等の固体物性解明
[課題3]πラジカルを用いた分子デバイスの作成とスピン流等の解明とその制御
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