高分子マトリクスによる孤立共役高分子鎖内電荷移動度の絶対定量分析

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本研究では、共役高分子鎖1本の電荷輸送特性を評価すべく、完全非接触分子内電荷移動度評価法の確立を目的として研究を遂行してきた。具体的には、時間分解マイクロ波伝導度測定法(TRMC法)と過渡吸収分光法を組み合わせることで、絶縁マトリクス中に混在された試料の電気伝導度を非接触で評価するという手法である。以前の研究報告では、マトリクスとしてポリスチレン、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)を用い、マトリクス中に分散させたpoly(3-hexylthiophene)(P3HT)の電荷移動度の評価を行ったことを報告した。さらに詳細な研究を行った結果、マトリクス中、P3HTは低濃度でも凝集していることが確認され、本研究の主目的である分子1本の電荷輸送特性評価は困難であるという結論に至った。一方、P3HTをマトリクスに混合した際に電子吸収スペクトルの変化が確認され、700nm付近のピークの強度増加、長波長シフトが観測された。また、混合するマトリクスを変化させると吸収ピークの強度、位置が変化することから、ポリマーアロイ構造がP3HTの骨格構造に影響を及ぼしていることが確認された。また、P3HTの濃度変化と共に表面構造が変化し、低濃度においても海島型相分離が誘起されていることが確認された。さらに、マトリクス+P3HT+ペリレンジイミド(PDI)3元混合系ポリマーアロイについて電荷移動度の定量を行ったところ、PMMA中の方がポリスチレン中に分散させたものより電荷移動度が上昇していることが確認された。これにより、ポリマーアロイが、共役高分子の骨格構造及び電荷輸送特性の変調に有効な手段であることが示された。今後は、導電性高分子の構造と電荷輸送との相関に対する追及、ポリマーアロイによる海島型相分離構造の簡便な変調を利用した材料デザインを目標として掲げ、研究を進める予定である。