高分子マトリクスによる孤立共役高分子鎖内電荷移動度の絶対定量分析

使用聚合物基质对孤立的共轭聚合物链内的电荷迁移率进行绝对定量分析

• 批准号: 13J00869
• 负责人: 福松 嵩博
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00869/
• 关键词: ポリマーアロイ; 電荷キャリア移動度; 時間分解マイクロ波伝導度測定法(TRMC法); 分子内電荷移動度; TRMC; 導電性高分子; 電気絶縁性高分子

本研究では、共役高分子鎖1本の電荷輸送特性を評価すべく、完全非接触分子内電荷移動度評価法の確立を目的として研究を遂行してきた。具体的には、時間分解マイクロ波伝導度測定法(TRMC法)と過渡吸収分光法を組み合わせることで、絶縁マトリクス中に混在された試料の電気伝導度を非接触で評価するという手法である。以前の研究報告では、マトリクスとしてポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)を用い、マトリクス中に分散させたpoly(3-hexylthiophene)(P3HT)の電荷移動度の評価を行ったことを報告した。さらに詳細な研究を行った結果、マトリクス中、P3HTは低濃度でも凝集していることが確認され、本研究の主目的である分子1本の電荷輸送特性評価は困難であるという結論に至った。一方、P3HTをマトリクスに混合した際に電子吸収スペクトルの変化が確認され、700nm付近のピークの強度増加、長波長シフトが観測された。また、混合するマトリクスを変化させると吸収ピークの強度、位置が変化することから、ポリマーアロイ構造がP3HTの骨格構造に影響を及ぼしていることが確認された。また、P3HTの濃度変化と共に表面構造が変化し、低濃度においても海島型相分離が誘起されていることが確認された。さらに、マトリクス+P3HT+ペリレンジイミド(PDI)3元混合系ポリマーアロイについて電荷移動度の定量を行ったところ、PMMA中の方がポリスチレン中に分散させたものより電荷移動度が上昇していることが確認された。これにより、ポリマーアロイが、共役高分子の骨格構造及び電荷輸送特性の変調に有効な手段であることが示された。今後は、導電性高分子の構造と電荷輸送との相関に対する追及、ポリマーアロイによる海島型相分離構造の簡便な変調を利用した材料デザインを目標として掲げ、研究を進める予定である。

在这项研究中，我们进行了研究，目的是建立一种完全非接触的分子内电荷迁移率评估方法，以评估单个共轭聚合物链的电荷传输特性。具体而言，该方法涉及将时间分辨的微波电导率测量（TRMC）与瞬态吸收光谱相结合，以评估在没有接触的绝缘基质中混合的样品的电导率。先前的研究报告报道，使用聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）作为基质评估了分散在基质中的聚（3-己基噻吩）（P3HT）的电荷迁移率。进一步的详细研究证实，即使在矩阵中的低浓度下，P3HT聚集，并得出结论，这项研究的主要目的是评估单个分子的电荷转运特性。另一方面，当将P3HT混合到基质中时，观察到电子吸收光谱的变化，并且峰值强度在700 nm左右的强度增加，并且观察到长波长偏移。此外，由于当更改混合基质时，吸收峰的强度和位置发生了变化，因此可以证实聚合物合金结构会影响P3HT的骨骼结构。此外，已经证实，表面结构随P3HT浓度的变化而变化，并且即使在低浓度下也诱导了海岛型相分离。此外，当确定基质 + P3HT +二酰亚胺二酰亚胺（PDI）三元混合聚合物合金的电荷迁移率时，可以证实，PMMA中电荷迁移率的增加而不是分散在聚苯乙烯中的电荷迁移率。这表明聚合物合金是调节骨架结构和偶联聚合物的电荷转运特性的有效手段。将来，我们计划通过使用聚合物合金对Sea Island岛式相分离结构进行简单调制，并使用聚合物合金来实现导电聚合物的结构与电荷运输的结构之间的相关性，并进行研究。

项目成果

Unprecedented high local charge-carrier mobility in P3HT revealed by direct and alternating current methods

直流电和交流电方法揭示了 P3HT 中前所未有的高局部电荷载流子迁移率

• DOI: 10.1246/cl.2013.19
• 发表时间: 2013
• 期刊: Chemistry Letters
• 影响因子: 1.6
• 作者: Yoshihiro Yasutani;Akinori Saeki;Takahiro Fukumatsu;Yoshiko Koizumi;Shu Seki
• 通讯作者: Shu Seki

高分子マトリクスを用いた非接触分子丙電荷移動度評価法の開発

开发使用聚合物基体的非接触式分子C电荷迁移率评估方法

• 发表时间: 2013
• 作者: 福松 嵩博;佐伯 昭紀;関 修平
• 通讯作者: 関 修平