共役ポリマー/カーボンナノチューブ複合体の光電変換特性

共轭聚合物/碳纳米管复合材料的光电转换性能

基本信息

批准号：
18039026
负责人：
池田篤志
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Nara Institute of Science and Technology
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：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18039026/
关键词：
カーボンナノチューブ共役ポリマー可溶化高速振動粉砕法

项目摘要

カーボンナノチューブはその特異な電子構造から様々な材料への応用が期待されている。しかし、カーボンナノチューブはバンドル化しやすく、種々の溶媒に対するその溶解性の低さが材料として利用する上で大きな問題となっている。そこで、本申請者は共役ポリマーであるポリチオフェン誘導体を可溶化剤としてカーボンナノチューブの有機溶媒への可溶化を行なった。このとき、本申請者は高速振動粉砕法によりポリチオフェン誘導体とカーボンナノチューブを固体のまま混合することで可溶化を試みた。これまでに、高速振動粉砕法は"簡便に"、"短時間で"、しかも"高濃度で"カーボンナノチューブを水溶化できることを報告していたが、今回、クロロホルム、1-メチル-2-ピロリドン(NMP)、およびN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)などの有機溶媒にも適用できることが示された。透過型電子顕微鏡の写真から、ポリチオフェンはカーボンナノチューブの表面に巻きついていることが明らかとなった。また、可視-紫外吸収スペクトルの結果から、500〜650nmに新しい吸収が確認され、ポリチオフェンの有効共役長が伸張していることが明らかとなった。この原因は、比較的剛直で一次元方向に伸びたカーボンナノチューブ表面で、ポリチオフェンの構造が立体的に規制されたことによると考えられる。この共役ポリマーの立体構造の規制は、光電機能や導電特性が種々変化するものと予測され大変興味深い結果である。

碳纳米管由于其独特的电子结构而有望应用于各种材料。然而，碳纳米管容易成束并且在各种溶剂中溶解度低，这在其作为材料的使用中造成了主要问题。因此，申请人使用共轭聚合物、聚噻吩衍生物作为增溶剂，将碳纳米管溶解在有机溶剂中。此时，申请人尝试通过使用高速振动研磨方法将聚噻吩衍生物和碳纳米管以固态混合来溶解它们。此前，我们曾报道过高速振动粉碎法可以使碳纳米管在短时间内、高浓度地溶解于水中（NMP），并且还报道了N,N-二甲基甲酰胺（DMF）等有机溶剂。才能适用。透射电子显微镜图像显示聚噻吩包裹在碳纳米管的表面。此外，从可见紫外吸收光谱的结果来看，在500至650 nm范围内确认了新的吸收，表明聚噻吩的有效共轭长度被延长。其原因被认为是聚噻吩的结构在碳纳米管表面上受到空间调控，相对刚性并且在一维上延伸。这种对共轭聚合物三维结构的调控有望导致光电功能和导电性能的各种变化，这是一个非常有趣的结果。