光触媒によるDNA/ポリアニリン強相関ソフトマテリアルの構築とナノデバイス化

利用光催化剂构建DNA/聚苯胺强相关软材料和纳米器件

• 批准号: 14045207
• 负责人: 小林 範久
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Chiba 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: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14045207/
• 关键词: DNA; ポリアニリン; 電荷輸送性; 光電機能材料; ナノデバイス; 有機EL素子

Ru(bpy)_3^<2+>を用いたアニリン誘導体の光重合をDNAテンプレート共存下行うことで、Ru(bpy)_3^<2+>を含みDNAの高次構造を反映したポリアニリン(PAn)/DNA高次複合体の生成や、それを用いた高輝度なRu錯体発光型EL素子の試作に成功した。このEL素子の動作機構を明らかにするため、複合体の電荷輸送特性を検討したところ、PAnを含まないDNA/Ru(bpy)_3^<2+>錯体においても高い電荷輸送特性が得られることが明らかとなった。本概要ではDNA/Ru(bpy)_3^<2+>高次複合体の構造とそれを用いたEL素子の動作機構について総括する。DNAとRu(bpy)_3^<2+>の相互作用を解析するため、DNA水溶液、ならびにこの溶液にRu(bpy)_3^<2+>を加えた溶液の吸光度を温度を変化させて測定した。温度の上昇に伴い、270nm付近の吸光度の上昇が確認された。DNA自体の変性温度は約67℃であったが、Ru(bpy)_3^<2+>を加えた溶液では約74℃と、Ru(bpy)_3^<2+>を添加したことにより変性温度が約7℃上昇した。Ru(bpy)_3^<2+>の配位子(2,2'-ビピリジル基)がDNA塩基対間にインターカレートし、DNA二重らせんが熱的に安定されたためと考えられる。PAnを含まないDNA/Ru(bpy)_3^<2+>複合体においても高い電荷輸送特性が得られたため、DNA/Ru(bpy)_3^<2+>複合膜における電流・電圧特性を測定した。印加電圧3V以上で電流値の急激な上昇が認められ、これを反映して3V付近から赤色の発光が観察された.15Vにおいて最大発光輝度49.7cd/m^2が得られた。この素子の発光挙動を解析する目的でセル作製直後の発光挙動をセルに0-10Vの矩形波を与えて評価した。Alq/TPD系デバイスに比べ電圧印加時の立ち上がりが鈍く、電気化学挙動の寄与も考えられるが、電圧印加サイクルによって発光強度が変化しないこと、また、70msec以下で定常強度に達することから、従来の電気化学挙動で本セルの発光過程を説明することは困難である。むしろ、応答の遅い成分はDNAと相互作用していないRu(bpy)_3^<2+>に起因することが考えられる。これらの結果を総括すると、DNAを母体とする複合体の構造的ならびに電子的特長がホール、電子の高速移動を可能にし、両電荷がRu(bpy)_3^<2+>において再結合することでEL発光が誘起されたと結論づけられ、高次複合体が魅力的な材料であることが明らかとなった。

Ru(bpy)_3 ^<2 +> was successfully used to generate high luminance Ru photoemissive EL element containing DNA high-order structure. The charge transport characteristics of the complex are discussed in detail, including DNA/Ru(bpy)_3^<2+>. This paper summarizes the structure and mechanism of DNA/Ru(bpy)_3^<2+> higher-order complexes. DNA Ru(bpy)_3^<2+> interaction analysis, DNA aqueous solution, Ru(bpy)_3^<2+> solution absorbance measurement, temperature change. The temperature rise was accompanied by an increase in absorbance near 270nm. The temperature of the DNA itself is about 67℃, Ru(bpy)_3^<2+> is about 74℃, Ru(bpy)_3^<2+> is about 7℃. Ru(bpy)_3^<2+> ligand (2,2'-bis-p-p) DNA/Ru(bpy)_3^<2+> complex has high charge transport characteristics, and DNA/Ru(bpy)_3^<2+> complex film has high current and voltage characteristics. When the voltage is above 3V, the current value rises rapidly, and the reflection is close to 3V, and the red light emission is detected. The maximum light emission is 49.7cd/m^2. For the purpose of analyzing the optical motion of these elements, the optical motion of these elements is controlled by 0-10V rectangular waves and evaluated. The Alq/TPD system is difficult to explain the process of emission of light from the voltage source to the constant intensity below 70msec, and from the electrochemical source to the constant intensity below 70msec. The interaction between Ru(bpy)_3 and Ru(bpy)_3 is the cause of the interaction. The results include: structure of DNA matrix, electron characteristics, electron high-speed movement, charge, Ru(bpy)_3^<2+>, recombination, EL light induction, conclusion, high-order complex, attractive materials, etc.

项目成果

小林範久: "21世紀の情報産業を支える有機エレクトロニクス・フォトニクス材料およびデバイス(分担、第7章デジタルペーパー)"シーエムシー出版. 371 (2003)

小林纪久：“支持 21 世纪信息产业的有机电子和光子材料和器件（共享第 7 章数字论文）”CMC Publishing 371（2003）。

小林範久: "導電性高分子を用いた新規イメージング"高分子. 51. 84 (2002)

Norihisa Kobayashi：“使用导电聚合物的新型成像”Polymer 51. 84 (2002)。

N.Kobayashi et al.: "Structure of DNA-Ru (bpy)_3^<2+> Complex and Its Application to Orange Color Electroluminescence Device"Electrochemistry. in press.

N.Kobayashi等人：“DNA-Ru(bpy)_3^<2>复合物的结构及其在橙色电致发光器件中的应用”电化学。

小林範久(分担): "化学便覧 応用化学編 第6版"日本化学会編、丸善出版. 1746 (2003)

小林纪久（撰稿人）：《化学手册应用化学版第6版》，日本化学会编，丸善出版社1746年（2003年）。

小林範久: "DNAの光電機能化と有機EL素子への展開"M&E. 31. 208-211 (2003)

Norihisa Kobayashi：“DNA 的光电功能化及其在有机 EL 器件中的应用”M&E 31. 208-211 (2003)。