光増感反応による高分子の光電気的機能の傾斜化

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共役導電性高分子は様々な光・電子デバイスへ応用可能な環境調和機能性材料として注目されている。その新展開のために本研究では高分子の新規なド-ピング法の開発とそのポテンシャル傾斜化を目指し、トリス(2,2'-ビピリジン)ルテニウム(II)([Ru(bpy)_3]^<2+>)の光増感酸化・還元反応により生成する中間体のもつ強い酸化・還元力を利用して高分子をアニオン(p-)又はカチオン(n-)ド-ピングする方法、すなわち光増感ド-ピング(PSD)法およびPSD法と電気化学的ド-ピング法の特長を組み合わせた電位規制PSD(PPSD)法の開発を検討した。酸化(還元)消光剤としてペルオキソ二硫酸イオン又はトリエタノールアミンを用いた結果、それぞれ中間体して生成する[Ru(bpy)_3]^<3+>又は[Ru(bpy)_3]^+によりポリ(3-メチルチオフェン)膜又はp-ポリ(ピロール)膜が酸化アニオン(p-)ドープ又は還元脱ドープされることが分かった。さらにPPSD法を用いると高分子膜の深さ方向のポテンシャル傾斜化が、より容易に再現性よく行えることが判明した。PSD法では光技術の特長を生かすことにより化学的あるいは電気化学的方法では困難である微細加工が可能になると期待される。伝導性材料、フォトレジスト材料などへの応用が考えられるポリ[(ジエチルモノシラニレン)ペンタ(2,5-チエニレン)](MS5T)などのポリ[シラニレン(オリゴチエニレン)]を化学的に合成し、スピンコート法により作製したそれら薄膜の分光学的、電気化学的性質を明らかにするとともに、MS5TについてPSD法による画像形成を試みた。フォトマスクを通して光照射された部分のみが淡黄緑色(絶縁性)から暗青色(導電性)に変化し画像の形成が認められた。すなわちPSD法により絶縁性のPS5T薄膜上に導電性の任意のパターンを形成できることが判明した。