粘土LB法による非両親媒性分子の配列制御と非線形光学機能の創成

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長鎖アルキル基を有しない分子(非両親媒性分子)を用いたLangmuir-Blodgett(LB)膜は、(1)機能性を有する発色団を高密度に集積できること、(2)LB法が適用できる分子の種類を拡張できること、などの理由から注目を集めている。我々は、粘土単一層の上にイオン性分子や極性分子のLB膜を載せた粘土-有機物複合LB膜の作製を試みてきた。この系では、粘土とゲスト分子との組み合わせを適切に選べば、非両親媒性分子の配列制御も可能である。本研究では非両親媒性分子を用いた粘土LB膜を再現性良く作製できるようにするために、製膜メカニズムを中心とした基礎研究を進めてきた。その結果、粘土単一層とゲスト分子との吸着機構が概ね解明できた。本年度は、得られた知見に立脚し、優れた非線形光学特性を示す各種有機材料の、粘土との複合化による配列制御を試みた。まず、ヘミシアニン誘導体からなるLB膜のように、優れた非線形光学特性を示すものの、材料として用いる際に膜中の分子の再配列挙動が問題となるLB膜の安定化に、粘土との複合化が極めて効果的であることを明らかにした。次に、粘土LB膜の非線形光学材料としての有用性を検証するために、二光子吸収化合物による粘土LB膜の作製を試みた。その結果、均質で散乱が少ない膜の作製に成功し、かつ、得られた膜は二光子吸収材料として優れた性能を示すことを確認できた。最後に、光-磁気スイッチング挙動を示す薄膜の創成を目指し、スピンクロスオーバー錯体による粘土LB膜の作製に着手した。その結果、非両親媒性のスピンクロスオーバー錯体を用いても、粘土と複合化すれば比較的容易に累積可能であることを確認できたのに加え、2000層を越える積層数のLB膜の作製にも成功した。