光電変換を利用する新規高感度センサーの開発

开发利用光电转换的新型高灵敏度传感器

基本信息

批准号：
16685013
负责人：
池田篤志
金额：
$ 17.39万
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 Young Scientists (A)
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子の開発は、化石燃料に代わる代替エネルギーの必要性から非常に重要な課題の一つとなっている。そのような中、現在の技術では製造に高いコストがかかる無機材料に代わり、より製造コストを下げることが可能な有機材料を用いた光電変換素子の開発が注目されるようになった。その代表的な手法は、金電極やITO電極上に有機化合物を積層し、湿式セルを構築するというものである。本申請課題では湿式セルの電解質に検知したい物質を入れることにより、光電変換素子を利用してセンサーを作製することを目的とする。このようなシステムでは、センサーの大幅な小型化が目指せる。本申請者はすでに色素を交互積層法の利用により積層した光電変換素子の開発に初めて成功した。これらの素子では、電子ドナーとアクセプター間が従来の系のように共有結合でつながれているのではなく、弱い相互作用によって電極上に積層されている。従って、電極からこれらの分子が剥離する問題を常に抱えていた。そこで、今回直鎖状の高分子よりもデンドリマー状の高分子が色素などの固定化相、つまり"ナノボンド"として格段に高い安定性と密着性を有することが示された。さらに、デンドリマーの世代が大きくなるにつれ、光電変換の量子収率が飛躍的に上昇したことから"正のデンドリマー効果"が発現することが明らかとなった。この成果を利用して、今後センサーへの応用につなげられると期待される。

由于需要替代能源来替代化石燃料，开发将光能转换为电能的光电转换元件已成为最重要的问题之一。在这些情况下，人们的注意力集中在开发使用可以进一步降低制造成本的有机材料而不是使用现有技术制造成本昂贵的无机材料的光电转换元件。典型的方法是通过在金或 ITO 电极上分层有机化合物来构建湿电池。本申请的目的是通过将待检测物质添加到湿电池的电解质中来创建使用光电转换元件的传感器。在这样的系统中，传感器可以显着小型化。本申请人已经首次成功地开发了其中使用逐层方法层压染料的光电转换元件。在这些器件中，电子供体和受体不像传统系统那样通过共价键连接，而是通过弱相互作用堆叠在电极上。因此，一直存在这些分子从电极上剥离的问题。因此，这项研究表明，与线性聚合物相比，树枝状聚合物作为固定染料和其他物质的“纳米键”具有更高的稳定性和粘附力。此外，随着树枝状聚合物生成的增加，光电转换的量子产率急剧增加，表明出现了“正树枝状聚合物效应”。预计这一结果将用于未来的传感器应用。