分子凝集層による電子・イオン伝導チャネルの形成と制御

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1.イオン伝導の支配因子の解明とその制御前年度の研究では液晶物質における内因的な伝導チャネルの形成について多くの知見を得たが、今年度は、イオン伝導の特質について検討を加えた。円盤状および棒状液晶物質として、Triphenylene誘導体および2-Phenylnaphthalene、Terthiophene誘導体をモデル系として、分子配向の秩序性とイオン伝導特性について検討した結果、電子伝導とは異なり、移動度は分子配向の秩序性にほとんど依存性せずほぼ一定であることから、イオン伝導のチャネルとなる炭化水素鎖の凝集部の粘性が分子配向の違いによって、イオン輸送を律速するほどの大きな違いがないことが明らかとなった。さらに、円盤状、および、棒状液晶に限らず、結晶相では光電流測定のS/Nの限界内においてイオン伝導は観測されず、これらの結果から、(1)液晶凝集相における電子伝導とイオン伝導の共存は中間相(Mesophase)特有のものと考えられること、(2)イオン伝導による電荷輸送は液晶相の分子配向秩序の依存性は小さく、したがって、伝導度は主にイオン濃度によって決定されるものと結論される。2.電極表面のSAM修飾による電極/液晶界面の電気特性の効果電極材料の仕事関数と液晶物質の伝導準位との違いによらない電荷注入特性の制御の可能性を探るため、SAM(Benzenethiol誘導体)による電極表面の修飾を行い、その電流-電圧特性とその温度依存性から電荷注入特性の評価を行い、修飾電極を用いた場合の電流-電圧特性は非修飾のAu電極を用いた場合と同様に基本的にSchottky型の特性を示し、いずれのSAM膜を用いた場合も非修飾のAu電極に比べて、大幅に電荷注入特性の向上と閾電圧の低電界側へのシフトを観測した。分極性の物質を用いて電極表面を化学修飾した場合は、ホールの注入障壁を低減する効果は電子受容性の強いp-Nitrothiophenolで修飾したAu電極の方が大きいものと考えられるが、ホール注入はむしろp-Methylthiophenolで修飾したAu電極の方がホール注入が増大した。この結果から、SAMによる電極の化学修飾によって認められた大幅な電荷注入の促進効果は電極表面への双極子の集積による金属電極の真空準位のシフトによるものでなく、AuからSAMのHOMO準位を介したホール注入の促進が起きているものと結論した。