Structure-property relationship in mixed conducting polymers

混合导电聚合物的结构-性能关系

• 批准号: 21H01992
• 负责人: 山本 俊介
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01992/
• 关键词: 電気化学トランジスタ; 混合伝導体; 有機エレクトロニクス; 混合伝導性高分子; 共役高分子; 混合伝導

本年度は特にOECTの活性層に機能性高分子を混合することで新たな機能の付与を実現する方法について、構造・物性両面から検討を行った。今回は例として、温度応答性高分子PNIPAMを混合した系に注目し、温度変化によって起こる体積変化とそれによる膜の破壊への対応を検討した。このため、架橋剤として柔軟性の高いPEGDEを用いて温度応答性高分子と共役高分子の混合膜を活性層上に成膜し、その構造および素子特性について検討を行った。GIWAXS測定を行った結果、neat膜と比較して混合膜では結晶化したPEDOTのπ-πスタッキングに対応したピークの散乱強度が減少しており、結晶性の低下が確認された。また、混合架橋剤を用いるとPEDOTの結晶性が増加することが分かった。次にブレンド膜の深さ分解XPS測定を行った結果、表面にPNIPAMが偏析した構造であることが分かった。続いて、OECT測定を行った結果、OECTの活性層にPNIPAMを混合し、架橋剤として混合架橋剤を用いた場合も、ディプレッションモードで動作することを確認した。次に、導電率と電気容量を個別に評価した結果、PNIPAM添加でいずれも減少傾向を示した。これらを比較すると導電率の低下が大きく、最終的な素子特性には移動度減少が比較的大きなインパクトを与えると考えられる。最後に混合架橋剤を用いて作製した混合膜の温度依存性の確認を行った。温度サイクル測定後に混合膜表面を観察した結果、GOPS単独架橋膜では膜に亀裂が見られ、温度変化による体積変化に耐えられないことがわかった。一方でGOPS+PEGDE混合架橋剤を用いた場合にはこの亀裂は見られず、降温方向、昇温方向の両方で可逆的な温度応答が確認された。以上より、混合架橋剤を用いることで可逆的な温度応答ができるOECTデバイスへの応用が可能であることが示された。

This year は, に OECT の active layer に functional polymer mixed を す る こ と で new た な function の give を be presently す る method に つ い て, structure, physical property that struck か ら 検 line for を っ た. Today back は と し て, temperature 応 answer PNIPAM polymer mixed を し に attention し た department, temperature variations に よ っ て up こ る volume variations change と そ れ に よ る membrane の broken 壊 へ の 応 seaborne を beg し 検 た. こ の た め wires, tonic と し て high softness の い PEGDE を with い て temperature 応 a sexual macromolecule polymer と total service の hybrid film layer on に を activity into film し, そ の tectonic お よ び element child features に つ い て 検 line for を っ た. GIWAXS measurement line を っ た results, neat membrane と し て hybrid membrane で は crystallization し た PEDOT の PI - PI ス タ ッ キ ン グ に 応 seaborne し た ピ ー ク の が scattered strength reduce し て お り, low crystalline の が confirm さ れ た. Youdaoplaceholder0, mixed bridging agent を uses <s:1> るとPEDOT <s:1> crystalline が to increase する とが とが とが とが and った. Time に ブ レ ン ド membrane の deep さ decomposition XPS measurement line を っ た results, surface に PNIPAM が segregation し た tectonic で あ る こ と が points か っ た. 続 い て line, determination of OECT を っ た results, OECT の active layer に PNIPAM を mixed し, bridging tonic と し て hybrid bridge tonic を い た も, デ ィ プ レ ッ シ ョ ン モ ー ド で action す る こ と を confirm し た. に, conductivity を individual に 気 と electricity capacity evaluation 価 し た results, add で PNIPAM い ず れ も decrease tendency を shown し た. こ れ ら を compare す る と conductivity low の が big き く, eventually な element features に は mobile degrees reduce が compare big き な イ ン パ ク ト を and え る と exam え ら れ る. Finally, the に mixed bridging agent を was used to prepare the <s:1> た mixed film <s:1> temperature dependence <e:1> to confirm the を line った. After the determination of temperature サ イ ク ル に hybrid membrane surface を 観 examine し た results, GOPS 単 alone the bridge membrane で は membrane に growing crack が see ら れ, temperature variations に よ る volume resistance variations change に え ら れ な い こ と が わ か っ た. One party で GOPS + PEGDE mixed bridging tonic を い た occasions に は こ の growing crack は see ら れ ず, direction of cooling, heating direction の struck で reversible な temperature 応 answer が confirmation さ れ た. Above よ り, mixed bridging tonic を い る こ と で reversible な temperature 応 answer が で き る OECT デ バ イ ス へ の 応 may use が で あ る こ と が shown さ れ た.

项目成果

Wettability Patternable Hybrid Polymer Films Based on TiO2 and Fluorinated Polymer for Bioelectronics Applications

• DOI: 10.1002/admi.202201736
• 发表时间: 2022-11-02
• 期刊: ADVANCED MATERIALS INTERFACES
• 影响因子: 5.4
• 作者: Yamamoto，Shunsuke;Kai，Hiroyuki
• 通讯作者: Kai，Hiroyuki

Correlation between Transient Response and Neuromorphic Behavior in Organic Electrochemical Transistors

有机电化学晶体管瞬态响应与神经形态行为的相关性

• DOI: 10.1002/aelm.202101186
• 发表时间: 2022
• 期刊: Advanced Electronic Materials
• 影响因子: 6.2
• 作者: Yamamoto Shunsuke;Polyravas Anastasios G.;Han Sanggil;Malliaras George G.
• 通讯作者: Malliaras George G.

親撥パターニング可能な高分子ハイブリッド膜の作製とデバイス応用

可亲水图案化的聚合物杂化膜的制备及器件应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本俊介;甲斐洋行
• 通讯作者: 甲斐洋行

混合伝導性高分子を用いた神経模倣素子の応答時定数制御

使用混合导电聚合物的神经模拟装置的响应时间常数控制

• 发表时间: 2021
• 作者: 山本俊介;George G. Malliaras
• 通讯作者: George G. Malliaras

電気化学トランジスタにおけるイオン拡散と素子特性 ～ハイドロゲル膜としての視点から～

电化学晶体管中的离子扩散和器件特性 - 从水凝胶薄膜的角度 -

• 发表时间: 2022
• 作者: Budpud Kulisara;Okeyoshi Kosuke;Okajima Maiko K.;Kaneko Tatsuo;山本俊介
• 通讯作者: 山本俊介