電荷移動錯体における電場変調分光法による強誘電ドメイン観察

本研究の目的は、電荷移動型有機錯体における強誘電ドメインパターンおよびその電場下の運動を実空間上で観察し、ダイナミクスを明らかにすることである。ドナー性分子とアクセプター性分子からなる有機錯体結晶の中には、ドナー・アクセプター間で電荷移動が生じてイオン結晶になる物質群がある。イオン性的な結晶においては、各分子に一つずつの孤立スピンが存在するために、スピンパイエルス機構によりドナーとアクセプターが対を形成する。正電荷をもつドナーと負電荷をもつアクセプターが一次元軸に沿って対を形成するために強誘電体になる。強誘電分極の方向は一次元軸に対し正負の二通りのみが許される。その結果、分極の向きが180度異なるドメインがモザイク状に配列する。この180度ドメイン同士の境界であるドメイン壁は電荷を持ち、電場によって移動するキャリアとして振舞う可能性がある。前年度までに整備した顕微鏡下電場変調測定系を用いて、テトラチアフルバレン-クロラニルTTF-CAにおける電場印加下のドメイン変形の動的な振る舞いを研究した。具体的には、電場強度に対する強誘電ドメインの変形の様子を観察した。試料に印加する電場を徐々に強くすると、低電場では静止していたドメイン壁が、閾値(2kV/cm)を越えると運動をはじめ、10kV/cm近傍では結晶全体にわたり運動することが明らかになった。閾値が存在することからドメイン壁はピニング効果を受けていることが分かった。電場を下げるとドメインパターンは元に戻ることから、ドメインパターンをきめるピニングは結晶作成時に導入される外的要因の可能性がある。また隣り合う一次元鎖のドメイン壁はほぼ同じ場所に位置し同じダイナミクスを示す。このことから、ドメイン壁同士が何らかの相互作用を及ぼしていることも明らかになった。このように、電荷移動型有機錯体における強誘電パターンと電場下の運動を明らかにすることに成功した。

本研究の目的は、電荷移動型有機錯体における強誘電ドメインパターンおよびその電場下の運動を実空間上で観察し、ダイナミクスを明らかにすることである。ドナー性分子とアクセプター性分子からなる有機錯体結晶の中には、ドナー・アクセプター間で電荷移動が生じてイオン結晶になる物質群がある。イオン性的な結晶においては、各分子に一つずつの孤立スピンが存在するために、スピンパイエルス機構によりドナーとアクセプターが対を形成する。正電荷をもつドナーと負電荷をもつアクセプターが一次元軸に沿って対を形成するために強誘電体になる。強誘電分極の方向は一次元軸に対し正負の二通りのみが許される。その結果、分極の向きが180度異なるドメインがモザイク状に配列する。この180度ドメイン同士の境界であるドメイン壁は電荷を持ち、電場によって移動するキャリアとして振舞う可能性がある。前年度までに整備した顕微鏡下電場変調測定系を用いて、テトラチアフルバレン-クロラニルTTF-CAにおける電場印加下のドメイン変形の動的な振る舞いを研究した。具体的には、電場強度に対する強誘電ドメインの変形の様子を観察した。試料に印加する電場を徐々に強くすると、低電場では静止していたドメイン壁が、閾値(2kV/cm)を越えると運動をはじめ、10kV/cm近傍では結晶全体にわたり運動することが明らかになった。閾値が存在することからドメイン壁はピニング効果を受けていることが分かった。電場を下げるとドメインパターンは元に戻ることから、ドメインパターンをきめるピニングは結晶作成時に導入される外的要因の可能性がある。また隣り合う一次元鎖のドメイン壁はほぼ同じ場所に位置し同じダイナミクスを示す。このことから、ドメイン壁同士が何らかの相互作用を及ぼしていることも明らかになった。このように、電荷移動型有機錯体における強誘電パターンと電場下の運動を明らかにすることに成功した。