Through Space/Bond相互作用解析による機能性高分子のメカニズム解析

通过空间/键相互作用分析功能聚合物的机理

基本信息

批准号：
01604583
负责人：
今村詮
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Hiroshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1989
资助国家：
日本
起止时间：
1989 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、昭和62年度、63年度も公募研究として採用されており、本年度もその公募研究として採用されたものである。一昨年、昨年とつづいて、ポリアセチレンおよびその誘導体の電子状態を、強い結合の近似で計算して、そのエネルギ-帯構造を求めた。さらに、分子構造が、どのようにエネルギ-帯構造と関連するかをみるために、Through Space/Bond相互作用解析をおこなった。しかし、このポリアセチレンおよびその誘導体には、パイエルス不安定性による結合交替があるために、禁制帯が生じて、電気伝導性のよい高分子を得るのが、むづかしいことが知られている。そこで、本年は、この性質をうまく利用するためのド-パント系を考えた。すなわち、ポリアセチレンのフッ素あるいはヒドロキシ誘導体を考えて、これと種々のド-パント相互作用させた。そして、Beが、比較的禁制帯の巾を小さくすることをみい出した。このとき、HOMOのエネルギ-帯は、Beの2s軌道成分を多く含むことがわかった。また、LUMOは、ポリアセチレン主鎖の2pπ^*軌道のウエイトが大きいことがわかった。この系は、新しい温度センサ-、あるいはスイッチング素子になる可能性があることを指摘した。すなわち、絶対零度では、HOMOとLUMOのエネルギ-帯は、対称性が異なるために、BeのHOMOから、ポリアセチレンのLUMOへの電子移動が生じない。しかし温度が上昇すると、電子移動が生じ、ポリアセチレンが負に帯電して、パイエルス不安定性がおさえられる。この傾向が強くなると、結合交替の消滅によるLUMOバンドの下端が低くなり、BeのHOMOの上端と一致するようになる。この時、系は伝導体に転移するので、これを温度センサ-あるいはスイッチング素子に用いることができよう。

这项研究在1988年和1988年被选为公共研究项目，今年也被选为公共研究项目。继前年和去年的基础上，我们利用强键近似计算了聚乙炔及其衍生物的电子态，并确定了它们的能带结构。此外，我们还进行了空间/键相互作用分析，以了解分子结构与能带结构的关系。然而，已知聚乙炔及其衍生物由于Peierls不稳定性而存在键交替，从而产生禁带，从而难以获得具有良好导电性的聚合物。因此，今年，我们考虑了一种利用这一特性的掺杂剂系统。也就是说，我们考虑了聚乙炔的氟或羟基衍生物，并使它们与各种掺杂剂相互作用。我们还发现Be使得禁区的宽度相对较小。这时，人们发现HOMO能带中含有大量的Be的2s轨道成分。还发现LUMO在聚乙炔主链中的2pπ^*轨道具有较大的权重。他指出，该系统有潜力成为新型温度传感器或开关元件。也就是说，在绝对零时，HOMO和LUMO能带的对称性不同，因此不会发生从Be的HOMO到聚乙炔的LUMO的电子转移。然而，随着温度升高，发生电子转移，聚乙炔带负电，抑制了 Peierls 不稳定性。随着这种趋势变得更强，由于键交替的消失而导致的LUMO带的下端变得更低并且变得与Be的HOMO的上端一致。此时，系统转变为导体，可以用作温度传感器或开关元件。