高スピンラジカル高分子の合成と有機電子デバイスへの応用

高自旋自由基聚合物的合成及其在有机电子器件中的应用

基本信息

批准号：
07J07186
负责人：
加藤文昭
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は電子スピンを有するラジカル高分子を合成、磁性電極とラジカル高分子からなる単層素子での磁気抵抗効果の発現およびそのスピン多重度との相関を見いだすこと、またラジカルを太陽電池等の有機電子デバイスへ応用する事を目的とする。本年度は、スピン量子数が2/2であるラジカル分子および非磁性金属電極からなるスピンバルブ素子を作成し、極低温磁場中での電流電圧特性評価を行った。ラジカル分子の安定な酸化還元能に着目し、色素増感太陽電池(DSSC)の電荷輸送媒体として適用、各種電気化学、光化学測定より色素還元能や電子交換反応速度を評価から、DSSC発電特性向上の指針を見いだした。以下実施した具体的実験事項を示す。1)ラジカル分子(S=2/2)によるスピンバルブ素子を作成、SQUID磁束計内にて外部磁場中での抵抗値変化測定した2)異なる反応性や酸化還元電位を有するラジカル分子(S=1/2)をDSSCの電荷輸送媒体として適用、特性を評価・比較した以上の実験から次の結果を得た。ラジカル分子を中間層、ITOおよび金を電極としたスピンバルブ素子において最大で2%の負の磁気抵抗効果を発現した。分子内スピン相互作用の有無により輸送される電子のスピン散乱過程が変化し、磁気抵抗効果が発現したものと考えられ、ラジカルによるホール輸送過程が電子スピン方向により制御・維持されることを示した。また、ラジカルを用いたDSSCでは、ラジカルの酸化還元電位と相関し開放電圧が向上した。反応性の増大にともない変換効率が向上し、DSSCの特性向上の指針を示した。

这项研究旨在通过电子自旋合成自由基聚合物，以发现由磁电极和自由基聚合物组成的单层设备中的磁化效应以及自旋多重性的相关性，并将自由基应用于有机电子设备（例如太阳能电池）。今年，准备了由自旋量子数为2/2的自由基分子组成的自旋阀元件，并制备了非磁性金属电极，并在极度低温的磁场中评估了电流 - 电压特性。为了关注自由基分子的稳定氧化还原能力，我们发现了通过将其作为染料敏化太阳能电池（DSSC）的电荷传输介质（DSSC）的电荷传输介质，并评估染料还原能力和电子交换速率，通过各种电化学和光学化学测量方法来改善DSSC发电特性的指南。以下是进行的特定实验事项。 1）使用自由基分子（s = 2/2）制备自旋阀元件，并使用squl磁通量仪2）在外部磁场中测量电阻值的变化2）从用于评估和比较自由基分子特征的实验中获得了以下结果（s = 1/2），具有不同的反应性和氧化能力。在带有自由基分子作为中间层，ITO和金作为电极的自旋阀元件中，具有高达2％的负磁化效应。人们认为，转运电子的自旋散射过程因是否存在分子内旋转相互作用而改变，从而导致磁化效果被表现出来，表明由自由基引起的孔传输过程受到控制并维持在电子自旋方向上。此外，在使用自由基的DSSC中，由于与自由基的氧化还原电位相关，开发电压得到了改善。随着反应性的提高，转化效率提高，并提供了改善DSSC特征的准则。