有機二層型電極を用いる電子移動反応場の制御

光合成系に見られるような高効率光電変換・電子伝達システムの開発のためには、電極界面および有機二層界面における電子伝達の制御に関する基礎研究が需要である。本年度は、有機色素として酸化還元電位の大きく異なるフルオレノン誘導体を用いて、ベクトル電子移動の方向制御に関する研究を行った。金(Au)電極上に電解酸化重合法で製膜後電気化学的に脱ド-ピング処理を行ったポリ(3-メチルチオフェン)(PMeT)の上に、酸化還元電位が卑で酸化されやすい2-アミノ-9-フルオレノン(AF)を真空蒸着法で積層した有機二層型セルAu/PMeT/AF/AlはAu極に正の電位を印加した時が順方向となる整流性を示した。一方、酸化還元電位が貴で酸化されにくい2,4,7-トリニトロー9-フルオレニリデンマロノニトリル(TNFM)を用いたセルAu/PMeT/AF/Alは、逆にAu極に負の電位を印加した時が順方向となる整流性(逆整流性)を示した。なお、AFとTNFMの中間の酸化還元電位をもつ2-ニトロー9-フルオレノン(NF)を用いたセルは整流特性がほとんど見られなかった。すなわち、NFを境にベクトル電子移動の方向が逆転し、酸化還元電位が卑なものほど整流性が増し、酸化還元電位が貴なものほど逆整流性が大きくなることを認めた。これらの結果より、暗黒下でのベクトル電子移動のメカニズムについて、分子レベルの性質をもとにした二層界面における分子間の酸化還元反応モデルを提出した。

光合成系に見られるような高効率光電変換・電子伝達システムの開発のためには、電極界面および有機二層界面における電子伝達の制御に関する基礎研究が需要である。本年度は、有機色素として酸化還元電位の大きく異なるフルオレノン誘導体を用いて、ベクトル電子移動の方向制御に関する研究を行った。金(Au)電極上に電解酸化重合法で製膜後電気化学的に脱ド-ピング処理を行ったポリ(3-メチルチオフェン)(PMeT)の上に、酸化還元電位が卑で酸化されやすい2-アミノ-9-フルオレノン(AF)を真空蒸着法で積層した有機二層型セルAu/PMeT/AF/AlはAu極に正の電位を印加した時が順方向となる整流性を示した。一方、酸化還元電位が貴で酸化されにくい2,4,7-トリニトロー9-フルオレニリデンマロノニトリル(TNFM)を用いたセルAu/PMeT/AF/Alは、逆にAu極に負の電位を印加した時が順方向となる整流性(逆整流性)を示した。なお、AFとTNFMの中間の酸化還元電位をもつ2-ニトロー9-フルオレノン(NF)を用いたセルは整流特性がほとんど見られなかった。すなわち、NFを境にベクトル電子移動の方向が逆転し、酸化還元電位が卑なものほど整流性が増し、酸化還元電位が貴なものほど逆整流性が大きくなることを認めた。これらの結果より、暗黒下でのベクトル電子移動のメカニズムについて、分子レベルの性質をもとにした二層界面における分子間の酸化還元反応モデルを提出した。