2016 Fiscal Year Annual Research Report
印刷技術を用いた両親媒性分子による独立二分子膜の構築と選択的イオン透過膜の創成
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26246014
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
長谷川 達生 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (00242016)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒井 俊人 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (40750980)
峯廻 洋美 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (50573143)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | プリンテッドエレクトロニクス / 二分子膜 / 両親媒性分子 / 有機半導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、近年、電子デバイスを製造するための新しい製膜パターニング法として期待される印刷技術を活用し、非対称な両親媒性有機分子による独立二分子膜を、望みの位置に望みの数だけ構築・配列する技術の開発と、それらの応用展開を目的とする。前年度に、アルキル鎖長が異なる２種の両親媒性分子を用いることにより膜どうしの積層が抑えられ、かつ分子間の相互作用によって分子どうしが強く自己集積した均質な単層２分子膜の構築が可能なことを見出した。本年度は、以上の新手法で得られた単層２分子膜内の分子配列構造の解明、膜形成機構の実証、及び製膜法の高度化と一般化に集中的に取り組んだ。まず、アルキル鎖長の異なるPh-BTBT-C6とPh-BTBT-C10の９：１混合溶液のブレードコート製膜において、製膜温度・溶液濃度等を最適化することにより、６インチシリコンウエハー（10 cm×10 cm）大の単層２分子膜の製膜に成功した。またPh-BTBT-Cn系以外のパイ電子骨格のアルキル鎖置換体においても、同様な単層２分子膜の形成を確認した。得られた単層２分子膜のX線反射率、及び回折測定とその解析から、膜内ではパイ電子骨格どうしを向かい合わせた２分子膜構造が形成されていること、及び短い鎖長により層内構造が決定されていることが明らかになった。さらに単層２分子膜を形成する際の短鎖・長鎖アルキル置換体の混合比に対する膜厚分布の依存性から、長鎖アルキルと短鎖アルキルの長さの差による余剰アルキル鎖部分が、２分子膜どうしの積層に対する幾何学的フラストレーション効果として作用し、これが単層２分子膜の構築を可能にしていることを実験的に証拠づけた。
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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
本年度は、前年度に端緒を見出したフラストレーション効果という新概念を用いた単層２分子膜の構築法の高度化と確立に取り組み、特に、(1) 超巨大単結晶超薄膜の形成、(2) 層内の分子配列構造の決定、(3) 膜形成機構の実験的な証拠づけにそれぞれ成功した。研究は概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度得られた成果にもとづき、最終年度である本年度は、超高感度化学センサ―やエネルギーハーべスティングデバイス等への応用を念頭においた、独立単層２分子膜機械的安定性の評価について検討を進める。
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