光触媒によるDNA/ポリアニリン強相関ソフトマテリアルの構築とナノデバイス化

利用光催化剂构建DNA/聚苯胺强相关软材料和纳米器件

• 批准号: 14045207
• 负责人: 小林 範久
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Chiba 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14045207/
• 关键词: 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; 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

Ru(bpy)_3^<2+>を用いたアニリン誘導体の光重合をDNAテンプレート共存下行うことで、Ru(bpy)_3^<2+>を含みDNAの高次構造を反映したポリアニリン(PAn)/DNA高次複合体の生成や、それを用いた高輝度なRu錯体発光型EL素子の試作に成功した。このEL素子の動作機構を明らかにするため、複合体の電荷輸送特性を検討したところ、PAnを含まないDNA/Ru(bpy)_3^<2+>錯体においても高い電荷輸送特性が得られることが明らかとなった。本概要ではDNA/Ru(bpy)_3^<2+>高次複合体の構造とそれを用いたEL素子の動作機構について総括する。DNAとRu(bpy)_3^<2+>の相互作用を解析するため、DNA水溶液、ならびにこの溶液にRu(bpy)_3^<2+>を加えた溶液の吸光度を温度を変化させて測定した。温度の上昇に伴い、270nm付近の吸光度の上昇が確認された。DNA自体の変性温度は約67℃であったが、Ru(bpy)_3^<2+>を加えた溶液では約74℃と、Ru(bpy)_3^<2+>を添加したことにより変性温度が約7℃上昇した。Ru(bpy)_3^<2+>の配位子(2,2'-ビピリジル基)がDNA塩基対間にインターカレートし、DNA二重らせんが熱的に安定されたためと考えられる。PAnを含まないDNA/Ru(bpy)_3^<2+>複合体においても高い電荷輸送特性が得られたため、DNA/Ru(bpy)_3^<2+>複合膜における電流・電圧特性を測定した。印加電圧3V以上で電流値の急激な上昇が認められ、これを反映して3V付近から赤色の発光が観察された.15Vにおいて最大発光輝度49.7cd/m^2が得られた。この素子の発光挙動を解析する目的でセル作製直後の発光挙動をセルに0-10Vの矩形波を与えて評価した。Alq/TPD系デバイスに比べ電圧印加時の立ち上がりが鈍く、電気化学挙動の寄与も考えられるが、電圧印加サイクルによって発光強度が変化しないこと、また、70msec以下で定常強度に達することから、従来の電気化学挙動で本セルの発光過程を説明することは困難である。むしろ、応答の遅い成分はDNAと相互作用していないRu(bpy)_3^<2+>に起因することが考えられる。これらの結果を総括すると、DNAを母体とする複合体の構造的ならびに電子的特長がホール、電子の高速移動を可能にし、両電荷がRu(bpy)_3^<2+>において再結合することでEL発光が誘起されたと結論づけられ、高次複合体が魅力的な材料であることが明らかとなった。

通过使用RU（BPY）_3^<2+>对苯胺衍生物的光聚合，在存在DNA模板的情况下，我们成功地生产了含有RU（BPY）_3^<2+>>的聚苯胺（PAN）/DNA高阶配合物，并反映了DNA的较高级别结构，并成功地产生了高度阳性的Ru ul ul ul ul ul ul ume complect umexporty umexportens ful umexportens eel设备。为了阐明该EL设备的工作机制，我们研究了复合物的电荷运输特性，并发现在DNA/RU（BPY）_3^<2+>复合物中也可以获得高电荷传输性能的高电荷传输性能。此概述总结了DNA/RU（BPY）_3^<2+>高阶复合物的结构以及使用它的EL设备的操作机理。为了分析DNA和RU（BPY）_3^<2+>之间的相互作用，水溶液的吸光度和通过改变温度来测量RU（BPY）_3^<2+>的溶液。随着温度的升高，在270 nm左右证实了吸光度的增加。 DNA本身的变性温度约为67°C，但是在包含RU（BPY）_3^<2+>的溶液中，变性温度升高约74°C，当添加RU（BPY）_3^<2+>时，添加RU（BPY）_3^<2+>时，将变性温度升高约7°C。这被认为是因为RU（BPY）_3^<2+>的配体（2,2'-双吡啶基）在DNA碱基对之间插入，从而使DNA双螺旋稳定。在DNA/RU（bpy）_3^<2+>复合物中也获得了高电荷传输性能，该复合物不包含PAN，因此测量了DNA/RU（BPY）_3^<2+>复合膜的电流和电压特性。在3V或更高的施加电压下观察到电流值的突然增加，并且从3V左右观察到红光以反映这一点。在15V时，获得了49.7CD/m^2的最大发射亮度。为了分析该设备的光发射行为，通过将0-10V的平方波施加到细胞中，立即评估了细胞后的光发射行为。与ALQ/TPD设备相比，应用电压时电池的升高较慢，并且可能有可能有助于电化学行为，但是由于电压施用周期，光发射强度不会改变，并且稳态强度达到70 msec或更少，因此很难使用这种电池来使用这种传统的电脑电流行为来解释这种单元的光发射。相反，人们认为缓慢的响应组件是由不与DNA相互作用的RU（BPY）_3^<2+>引起的。总结这些结果得出的结论是，基于DNA的复合物的结构和电子特征允许孔和电子的快速运动，并且当两种电荷在RU（BPY）_3^<2+>中重新组合时，会引起EL发射，这表明高阶复合物是有吸引力的材料。