有機色素/無機半導体複合LB膜の作製と光電気化学的特性に関する研究

有机染料/无机半导体复合LB薄膜的制备及光电化学性能研究

基本信息

批准号：
15033232
负责人：
宇佐美久尚
金额：
$ 2.94万
依托单位：
Shinshu 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：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15033232/
关键词：
有機・無機複合LB膜半導体ナノ多層膜バナジン酸フラットバンド電位光電子移動ルテニウムトリスビピリジン錯体ビオロゲン階層型分子組織体ジアルキルアンモニウムジアルキルルテニウム錯体複合LB膜ナノ薄膜発光スペクトル

项目摘要

植物の光合成システムを模した階層型分子システムの一例として、長鎖アルキル基を有する両親媒性ルテニウム錯体と無機半導体層を交互に積層した複合多層膜をラングミュア-プロジェット法にて作製し、その膜を介した光電子移動過程を分光学的に明らかにした。無機層にバナジン酸、有機層にジアルキルアンモニウム(DCA)あるいはジアルキルルテニウムトリスビピリジル錯体(DCRu)を用いた複合膜を作製し、その表面構造を原子間力顕微鏡にて観察した。一辺が1μmの矩形領域の表面凹凸が1nm以下となり、分子スケールで平滑な膜が得られることを確認した。無機層としてタングステン酸、モリブデン酸を組み込んだ場合にも同様の平滑性が確認された。有機層のみのLB膜では膜の安定性が不足していたが、無機層と複合化すると安定な多層膜が得られることが分かった。光電気化学的に不活性なDCAと複合化した無機層の交流インピーダンス測定から、バナジン酸、モリブデン酸、タングステン酸はいずれもn型半導体であり、フラットバンド電位は、順に-0.1V、-0.7Vおよび-0.8V vs.Ag-AgClと求められた。これらの無機層とDCRuとの複合LB膜中でルテニウム錯体の燐光を測定すると、無機層のフラットバンド電位が貴であるほど消光し易いことが分かった。固体薄膜中では界面のバンド屈曲効果により、マーカス理論によれば逆転領域に相当して消光速度が低下する条件でも、電子移動効率が高いことを明らかにした。また、バナジン酸とDCRuとの複合薄膜を介してITO電極から溶液中のビオロゲンへの光誘起電子移動過程をサイクリックボルタンメトリーで確認した。照射光量に応じて-0.5V vs.Ag-AgCl付近の還元電流が増加し、同時に濃青色のビオロゲンラジカルカチオンの生成が確認された。DCRu-バナジン酸膜を介した電子移動が光照射で促進させることが可能となった。

作为模拟植物光合作用系统的分层分子系统的一个示例，该系统是一种多层复合膜，其中使用Langmuir-Projet方法制造了具有长链烷基的两亲性Ruthenium综合体和无机半导体层，并通过胶片传输过程揭示了langmuir-Projet方法。使用钒酸作为无机层和二烷基铵（DCA）或二甲酰噻吩二吡啶基复合物（DCRU）作为有机层制备复合膜，并在原子力显微镜下观察到膜的表面结构。已经证实，1μm一侧的矩形区域的表面不规则性为1 nm或更小，导致分子尺度上的光滑膜。当将钨酸和钼酸掺入无机层时，也证实了类似的平滑度。尽管仅使用有机层的LB膜中膜稳定性不足，但发现与无机层结合使用时，可以获得稳定的多层膜。从与光电化学惰性DCA相络的无机层的交流阻抗测量中，N型半导体都是N型半导体，并确定平面电势为-0.1V，-0.7V，-0.7V和-0.7V和-0.8V vs. vs. vs. ag -ag -ag -agcl in cl.当测量这些无机层和DCRU的LB膜中ruthenium复合物的磷光度时，发现无机层的平坦带势越珍贵，就越容易淬火。在实心薄膜中，界面的带弯曲效应清楚地表明，即使在降低淬火速度的条件下，电子传递效率也很高，与反转区域相对应。此外，通过循环伏安法证实了光诱导的电子传递从ITO电极从ITO电极到溶液中Viologen的转移过程。与Ag -Agcl相比，减小电流的增加，具体取决于辐照光的量，同时确认了深蓝色Viologen自由基阳离子的形成。现在可以通过光照射来促进通过dcru-vanadic酸膜的电子转移。