Structural condition for the metallic conduction in conducting polymers toward device applications

导电聚合物在器件应用中的金属导电的结构条件

基本信息

批准号：
21K04865
负责人：
伊東裕
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

１．PBTTTの主鎖配向効果：主鎖配向により変化させた薄膜構造と電気伝導・熱電特性の関係を電解質ドーピング法により調べた。前年度までの研究の結果、フローコート法により二色比10を示す主鎖配向膜の作製に成功し、主鎖方向で2倍熱電変換効率が向上した。一方主鎖に垂直方向では、ゼーベック係数の電気伝導度依存性が、金属転移においてべき数が変化するべき乗則から、logσ型に変化し、主鎖に垂直方向では金属的伝導出現による変化がみられなくなることを見出した。この理由を探るべく、電気伝導度の温度依存性を調べたが、絶対値は3倍程度になるものの温度依存性の変化は見られなかった。今年度は、加えてゼーベック係数の温度依存性を調べた。電気伝導が絶縁体的から金属的になるにつれ、金属に特徴的な温度に比例する振る舞いへの変化を観測した。しかし、主鎖配向に起因した温度依存性の異方的振る舞いは今のところみられていない。２．PBTTT以外の高分子での金属的伝導の探索：PDPP-TTでは、結晶領域境界でのタイ分子による接続が期待され、また研究協力者の田中らによる電子スピン共鳴測定により、スピンコート膜でキャリア非局在化の兆候がとらえられていたが、これまでマクロな電気伝導度には金属的兆候が現れていなかった。これに対し、バーコート法を用い主鎖配向膜を作製し、二色比３程度のPDPP-TT配向膜作製に成功した。しかしこの配向膜にも金属的な電気伝導は見られなかった。その他、PQT-12についても電気伝導度の向上が見られず、また金属的な兆候も今のところみられていない。３．低分子錯体における金属絶縁体転移の探索：高分子以外の物質への電解質ドーピング法の適応範囲を広げるべく、BEDT-TTF低分子錯体結晶に対する研究を始めた。今年度は、電解質ドーピング法適応の前段階として、歪印加による金属絶縁体転移の探索を行った。

1. PBTTT的主链取向效应：采用电解质掺杂方法研究了主链取向改变的薄膜结构与电导率/热电性能之间的关系。截至前一年的研究成果，我们利用流涂法成功制作了二色性比为10的主链取向膜，主链方向的热电转换效率提高了2倍。另一方面，在垂直于主链的方向上，塞贝克系数对电导率的依赖性从金属跃迁中幂数变化的幂律变为logσ型，并且在垂直于主链的方向上链，观察到由于金属传导的出现而发生的变化，我发现这样做是不可能的。为了找出其原因，我们研究了电导率的温度依赖性，但尽管绝对值增加了约三倍，但没有观察到温度依赖性的变化。今年，我们还研究了塞贝克系数的温度依赖性。当导电从绝缘变为金属时，我们观察到与温度成比例的行为变化，这是金属的特性。然而，迄今为止尚未观察到由于主链取向而引起的温度依赖性各向异性行为。 2.探索 PBTTT 以外的聚合物中的金属传导：在 PDPP-TT 中，预计晶体区域边界处的连接分子会发生连接，研究合作者 Tanaka 等人的电子自旋共振测量已经检测到离域的迹象，但到目前为止还没有发现。宏观导电性中出现了金属迹象。相比之下，我们采用棒涂法制备了主链取向膜，并成功制备了二色性比约为3的PDPP-TT取向膜。然而，在该取向膜中也没有观察到金属导电。此外，尚未观察到PQT-12的导电性有所改善，并且迄今为止尚未观察到金属迹象。 3.低分子配合物中金属-绝缘体转变的探索：为了将电解质掺杂方法的应用范围扩大到聚合物以外的材料，我们开始了BEDT-TTF低分子配合物晶体的研究。今年，作为采用电解质掺杂方法的初步步骤，我们通过施加应变研究了金属-绝缘体转变。

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

歪と電解質ゲートを用いたα-(BEDT-TTF)2I3の伝導物性制御

使用应变和电解质门控制 α-(BEDT-TTF)2I3 的导电性能

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
田中文也; 伊東裕; 竹延大志; 吉田幸大; 齋藤軍治; 広部大地; 山本浩史
通讯作者：
山本浩史

α型およびβ型(BEDT-TTF)2I3における歪印加効果

菌株应用对α型和β型(BEDT-TTF)2I3的影响

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
伊東裕;田中文也; 竹延大志; 広部大地; 山本浩史
通讯作者：
山本浩史

Structure and thermoelectric properties of electrochemically doped polythiophene thin films: Effect of side chain density

电化学掺杂聚噻吩薄膜的结构和热电性能：侧链密度的影响

DOI：
10.1063/5.0067769
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
4
作者：
Ito Shun;Kanahashi Kaito;Ohta Hiromichi;Ito Hiroshi;Takenobu Taishi;Tanaka Hisaaki
通讯作者：
Tanaka Hisaaki

Metallic Conduction and Carrier Localization in Two-Dimensional BEDO-TTF Charge-Transfer Solid Crystals

二维 BEDO-TTF 电荷转移固体晶体中的金属传导和载流子局域化

DOI：
10.3390/cryst12010023
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
2.7
作者：
Ito Hiroshi;Matsuno Motoki;Katagiri Seiu;Yoshina Shinji K.;Takenobu Taishi;Ishikawa Manabu;Otsuka Akihiro;Yamochi Hideki;Yoshida Yukihiro;Saito Gunzi;Shen Yongbing;Yamashita Masahiro
通讯作者：
Yamashita Masahiro

Structure and thermoelectric properties of electrochemically doped polythiophene thin films: Effect of side chain density

电化学掺杂聚噻吩薄膜的结构和热电性能：侧链密度的影响