磁界を利用した機能性配向膜作成に関する基礎研究

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初期的な研究として永久磁石上においたガラス基板に真空蒸着法を用いて薄膜を成膜し、磁気配向の効果を検討した。ガラス基板を用いたのは基板に対する種々の相互作用が小さいことが理由である。用いた材料にはアルミキノリノール錯体、トリフェニルジアミン誘導体、パラフェニレンオリゴマを用いた。アルミキノリノール錯体とトリフェニルジアミン誘導体は有機EL素子に広く利用される材料であり、両者共に複数のベンゼン環やヘテロ環を有している。しかし、その環状π電子共役系面は分子軸に対して立体的に大きく交差しており、その磁気双極子のベクトル和としては必ずしも一方向を持たず0ではないかと考えられる。それに対してパラフェニレンオリゴマのπ電子共役系面は分子軸に対して平行であることが特徴であり、そのため磁気双極子も分子軸に対して垂直である。磁気配向の結果では前二者は磁界印加の有無がほとんど認められなかったが、パラフェニレンオリゴマは磁気配向の効果が認められた。この結果は磁気双極子の方向を決める分子π電子共役面の選択が磁気配向においては重要なパラメータとなることを明らかにした。パラフェニレンオリゴマはガラス基板上では基板に対してほぼ垂直(方線軸に対して約数度程度傾く)に成膜される。我々はPLスペクトル、X線回折、IR-RASを用いて薄膜形状を検討した。磁気配向により長波長領域のPLスペクトル強度が減少した。X線回折においても磁界の印加に対してX線回折角度に変化はなかったが、ピーク強度の低下や半値幅の増加が確認された。IR-RASにおいてもC-Hの面外変角振動に関するピークの増減が磁界印加の有無に伴って観察された。以上の実験結果により磁界配向の全容が必ずしも明らかになったわけではない。利用した磁界強度は0.13Tとそれほど強い磁界ではないことを考えれば、今回の実験結果は磁界配向により従来の配向効果を崩し薄膜の新たな配列制御の可能性を示唆したものと考えられる。