LB膜中の分子間電荷移動を利用した1次の電気光学効果に関する研究

LB薄膜中分子间电荷转移的一阶电光效应研究

基本信息

批准号：
07246203
负责人：
中村貴義
金额：
$ 1.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

分子間の電荷移動およびその光励起状態を用いると、2次の分子超分極率(β)を極めて大きくできる可能性があることが指摘されている。これは基底状態と励起状態が例えば錯体の中性状態とイオン性状態に対応するため、両者の双極子モーメントの差が大きくできる為である。本研究では、高い非線形感受率が期待できるドナー・アクセプターの系をLB法を用いて配列制御し、分子間の電荷移動励起状態を利用した非線形光学材料の構築を試みた。分子間電荷移動を利用する場合、βは電荷移動量(ρ)によって左右される。適当な電荷移動量を得るためにはドナーおよびアクセプターが適当なイオン化ポテンシャル(l_P)および電子親和力(E_A)を持っている必要がある。さらにLB膜化を行うために長鎖アルキル基等の疎水基が必要である。本年度はこの様な条件を満たす分子として4種(C_<17>C_<18>DMTTF,C_<18>DCNQI,C_<18>Q,C_18HQ)を合成した。得られた分子およびこれまでに合成したCnTCNQを用いてLB膜の作製を行った。膜の品質の向上のために、アラキン酸カドミウムをマトリックス分子として使用した。いずれの場合も比較的均質な膜を得ることができた。次に、ドナー・アクセプターを同一のLB膜内に導入し、電荷移動を起こさせる必要があるが、本年度はまずC_<18>HQとC_<18>Qの組み合わせについて検討を行った。キノン(Q)とハイドロキノン(HQ)からなる錯体はキンヒドロンと呼ばれ古くから知られている。しかしながら、この錯体においては電荷移動のみならずHQからQへのプロトン移動も起こり得ることから、近年特異な物性を発現する可能性のあるものとして注目されている。HQからQへの電荷移動は比較的少量であり、比較的大きなβが期待される。アラキン酸カドミウムと1:1に混合した膜について吸収スペクトルを測定した結果、C_<18>HQとC_<18>Qを混合し同一層内に存在させた場合には比較的大きな電荷移動吸収帯が600nm付近に現れた。一方、C_<18>HQとC_<18>Qを交互に累積したヘテロ膜においては電荷移動吸収帯はかなり弱いものの観測可能であり、極性構造を持つLB膜においても分子間電荷移動が生じていることが示唆された。現在これらの膜の特性を電場変調分光を用いて検討中である。

已经指出，使用分子之间的电荷转移及其光激发状态可以使二阶分子超极化（β）极高。这是因为基态和激发状态对应于例如中性状态和复合物的离子状态，因此两者之间的偶极矩差可能很大。在这项研究中，我们试图通过控制分子之间的电荷转移激发态来构建非线性光学材料，通过控制供体受体系统的排列，预计该供体受体系统的排列将具有很高的非线性易感性。当使用分子间电荷转移时，β取决于电荷转移量（ρ）。为了获得适当的电荷转移，供体和受体必须具有适当的电离电势（L_P）和电子亲和力（E_A）。此外，需要形成LB膜等疏水基团（例如长链烷基）。今年，将四种类型的分子（C_ <17> C_ <18> DMTTF，C_ <18> DCNQI，C_ <18> Q和C_18HQ）合成为满足这些条件的分子。使用获得的分子和迄今为止合成的CNTCNQ制造LB膜。镉弧菌用作基质分子，以提高膜质量。在这两种情况下，都获得了相对均匀的膜。接下来，有必要将捐赠者受体引入相同的LB膜以引起电荷转移，但是今年我们首先检查了C_ <18> HQ和C_ <18> Q的组合。由喹酮（Q）和羟基酮（HQ）组成的复合物称为Quinhydrone，自远古时代以来就一直在闻名。但是，由于这种复合物不仅可以充电传递，而且可以从总部到Q的质子转移，因此最近引起了人们的注意，因为可以表达独特的物理特性。从总部到Q的电荷转移相对较小，并且预期β相对较大。测量与镉在1：1混合的膜的吸收光谱，当混合C_ <18> HQ和C_ <18> Q时，将其混合并在同一层中存在时，相对较大的电荷传递吸收带出现在600 nm左右。另一方面，在C_ <18> HQ和C_ <18> Q的杂丝中，交替积累了电荷传递吸收带非常弱，但是可以观察到，这表明即使在具有极性结构的LB膜中也会发生分子间电荷转移。这些膜的特性目前正在使用电场调制光谱法进行研究。