高分子メモリ材料の開発

高分子记忆材料的开发

基本信息

批准号：
11J02900
负责人：
黒澤忠法
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Yamagata University (2013)Tokyo Institute of Technology (2011-2012)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

高分子メモリデバイスは、その成形性、柔軟性の高さ、用いる材料による特性の調節が可能であることから、現行の無機半導体メモリに取って代わるデバイスとして大きな注目を集めている。これまでにメモリ特性を示す高分子材料は数多く報告されてきているものの、その一次構造と発現するメモリ特性の関係は未だ不明な点が多く、この関係性は高分子メモリ材料の研究開発が抱える最も大きな課題である。即ち、メモリ特性を調節できるような高分子材料の分子設計指針を構築することが、本研究領域において最重要の位置にある。本研究では、一貫して材料の一次構造と発現するメモリ特性の関係性の解明および揮発性の調節を可能にする分子設計指針の構築を目的としている。揮発・不揮発性の調節を行うためには、ポリマーに電圧を印加させたときに誘起される励起状態(電荷移動錯体 ; CT complex)の安定性を調節することが必要である。一般的に、電子供与性のドナーと電子受容性のアクセプターがポリマー鎖中に存在すると、電圧を印加した際に容易にCT complexは形成されるものの、電場を取り除くとこのCT complexは不安定であるために元の基底状態に戻ってしまう。昨年度、大きな共鳴構造を導入することで、分子設計を通してCT complexの安定性の調節、延いては発現するメモリ特性の調節を可能にした。しかし、本指針に基づく材料開発の例は非常に少なく、これをより確立したものにする必要がある。そこで、本年度の研究では下記の大きな共鳴構造を有する種々の低分子および高分子材料を合成し、これら材料がメモリの揮発・不揮発性を普遍的に調節することが可能であるかを検討した。結果として、分子設計を通して目的通りの特性を発現させることに成功し、揮発・不揮発性を作り分けるための明確な分子設計指針の構築が可能になったと言える。これは、異なるデバイス構造においても適応できることから、普遍的な分子設計指針であるという結論を見出した。

聚合物存储器件由于其高成型性、高柔性以及可以根据所使用的材料进行调整的特性，作为可以替代当前无机半导体存储器的器件而引起了广泛关注。尽管迄今为止已经报道了许多表现出记忆特性的聚合物材料，但对于它们的一级结构和它们表现出的记忆特性之间的关系仍然有很多不清楚的地方，而这种关系是聚合物记忆材料研究和开发中的一个问题这是最大的挑战。换句话说，构建可以控制记忆特性的聚合物材料的分子设计指南在该研究领域至关重要。这项研究的目的是一致地阐明材料的一级结构与其表现出的记忆特性之间的关系，并构建能够调节挥发性的分子设计指南。为了控制挥发性和非挥发性，需要控制向聚合物施加电压时感应出的激发态（电荷转移络合物；CT络合物）的稳定性。通常，当给电子供体和受电子受体存在于聚合物链中时，当施加电压时容易形成CT络合物，但是当去除电场时该CT络合物变得不稳定。返回到原来的基态。去年，通过引入大型共振结构，我们能够调节 CT 复合物的稳定性，进而调节通过分子设计表达的记忆特性。但基于该指导方针进行材料开发的例子很少，有必要使其更加确立。因此，在今年的研究中，我们合成了各种具有以下大共振结构的低分子和高分子材料，并检验这些材料是否能够普遍控制记忆的挥发性和非挥发性。因此，可以说我们成功地通过分子设计表达了所需的性质，从而可以构建明确的分子设计指南来创建挥发性和非挥发性性质。我们的结论是，这是一个通用的分子设计指南，因为它可以应用于不同的器件结构。