二次元ネットワーク高分子組織体を用いた機能界面の構築

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ラングミュアーブロジェット(LB)法は分子レベルでの配向・配列制御並びに超薄膜の作製が可能であることから電極界面上に高秩序構造を構築でき、構造規制に基づく分子機能発現・制御が期待できる。これまで我々はLB膜形成モノマーと機能性モノマーとのラジカル共重合により簡便にLB膜を機能化できる高分子LB膜に着目し、様々な機能性高分子組織体について検討を行っている。機能性高分子LB膜としては電極界面での高次組織体の構築を目指しフェロセン誘導体(Fc)やルテニウムビピリジル錯体(Ru)を導入したレドックス高分子LB膜を調製し、これまでにFcLB膜およびRuLB膜からなるヘテロ積層構造を電極界面上に構築し、それらの高次構造によって発現する新規な分子機能に基づく電気化学的及び光電気化学的挙動について検討を行ってきた。その結果、ヘテロ接合LB膜電極での電気化学的な整流性や高効率な光電流応答を見出した。そこで本研究では、ヘテロ接合LB膜の電気化学的整流挙動に対する膜構造効果について詳細な検討を行った。また、光電流発生の初期過程である光誘起電子移動過程をヘテロ接合LB膜の発光寿命測定から検討を試みた。1. ヘテロ接合レドックス高分子LB膜の電気化学的挙動に対する膜構造効果累積圧が高い場合、膜の絶縁性が増すと共にLB膜層間の電子移動速度の低下または対イオンのLB膜内への浸透が起こりにくくなり、LB膜構造がヘテロ接合LB膜電極の電気化学的整流挙動に大きく影響することが明らかとなった。2. ヘテロ接合レドックス高分子LB膜の発光寿命解析head-to-dead構造を除いて長寿命成分の寿命(τ2)は約700nsとなり、ルテニウムビピリジン錯体の寿命にほぼ等しくなった。head-to-head構造で短寿命成分の寿命(τ1)が100nsと短く、重みも0.61と大きいことからルテニウム錯体とフェロセンがhead-to-headで向き合った構造で光誘起電子移動が起こりやすいことが示された。