ドープしたポリアセチレンの結晶内電気伝導度の磁気共鳴による研究

掺杂聚乙炔晶内电导率的磁共振研究

• 批准号: 03640321
• 负责人: 溝口 憲治
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Tokyo Metropolitan University (1991, 1993)Waseda University (1992)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1991
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1991 至 1993
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03640321/
• 关键词: 導電性高分子; ポリアセチレン; NMR; ESR; スピン-格子緩和時間; 電気伝導度; スピンダイナミクス; 微視的電気伝導度; 希土類イオン; 強誘電体; 相転移; 蛍光; ドーピング; ド-ピング; スピンー格子緩和時間

代表的な導電性高分子のポリアセチレンに種々のドーパントをドープすることにより、室温近辺では金属の銅に近い10muOMEGAcm以下まで抵抗値が下がることが知られている.また、パウリ磁化率や温度に比例する小さな熱電能などからもポリアセチレンが金属になっていると考えられている.ところが、実際には200〜250K以下の温度領域では、通常の4端子法による電気抵抗の温度依存性は半導体的で、温度の上昇と共に抵抗が小さくなる振舞を示す.この事実は、高分子に特有なフィブリル等の高次構造による効果や、不均質なドーピングによる為であると考えられている.しかしながら、ポリアセチレンの高分子鎖に沿った電子の伝導がどの様な機構によるのかを研究していく上で、ドープされた高分子結晶の本質的な電気抵抗がどの様な温度依存性を持つかという事は欠くべからざる情報であると言える.そこで、本研究では、磁気共鳴法(NMR,ESR)を用いて、電荷担体の微視的なダイナミクスを調べることを目的とした.陽子NMRのスピン格子緩和時間がスピンを持った電荷担体のダイナミクスを反映するので、その温度依存性を種々のドーパントを含むポリアセチレンについて調べた.その結果は、ほとんど全ての系で期待される金属的な振る舞いが見られなかった.その理由は金属に由来するパウリ磁化率以外にわずかに残留したキュリースピンによる緩和が温度依存性を支配しているためと分かった.その中で、ブロムをドープした系では時間の経過と共に金属的な電子の振舞が支配的になることが見出された.さらに詳しい実験の結果、これはブロムの一部がポリアセチレン鎖の陽子と入れ替わる置換反応のためと分かった.最終的な解析の結果、ブロムのつくるランダムポテンシャルがキュリースピンの動きを押さえ結果として緩和に効かなくなるために世界で初めてポリアセチレン結晶内の金属的電気伝導を直接観測できた.

Representative conductive polymers are highly resistant to metal and copper at room temperature up to 10muOMEGAcm. The ratio of magnetic susceptibility to temperature is small and thermoelectric energy is small. In the temperature range below 200 ~ 250K, the temperature dependence of the electrical resistance in the usual 4-terminal method is shown in the vibration of the semiconductor, the temperature rise and the common resistance. The high-order structure of the polymer is unique to the polymer. A study on the mechanism of electron conduction in polymer crystals and the electrical resistance of polymer crystals. In this study, magnetic resonance spectroscopy (NMR,ESR) was used to investigate the Weishi app of charge carriers. The lattice relaxation time of cation NMR is determined by the temperature dependence of the charge carrier. The result is that the metal is expected to vibrate and dance. The reason for this is that the susceptibility of the metal is dependent on temperature. In the middle of the room, the metal is in the middle of the room, and the metal is in the middle of the room. The results of this study are as follows: 1. The first part of this study is to find out the relationship between the two groups. The final analysis results, the final analysis results.

项目成果

伊藤克英 大井喜久夫: "Ferroelectric soft Mode in Sr_2Ta_2O_7" J.Phys.Soc.Jpn.62. 2520-2521 (1993)

Katsuhide Ito 和 Kikuo Oi：“Sr_2Ta_2O_7 中的铁电软模式”J.Phys.Soc.Jpn.62 2520-2521 (1993)。

S.Masubuchi: "Metallic Transport Properties in ClO_4 Doped Polyacetylene:Shirakawa and Highly-Oriented Polyacetyleues" Synth.Met.

S.Masubuchi：“ClO_4 掺杂聚乙炔中的金属传输特性：白川和高度取向的聚乙炔”Synth.Met。

F.Shimizu et al.: "Magnetic Resonance Studies of Heavily doped Polyacetylene" Synthetic Metetals. 55. 720-724 (1993)

F.Shimizu 等人：“重掺杂聚乙炔的磁共振研究”合成金属。

S.Masubuchi et al.: "Metallic Transport Properties in HClO4 Doped Polyacetylene" Synthetic Metetals. 57. 4866-4871 (1993)

S.Masubuchi 等人：“HClO4 掺杂聚乙炔中的金属传输特性”合成金属。

K.Mizoguchi et al.: "Metallic temperature dependence in the conducting polymer,Polyaniline:spin dynamics study by ESR" Solid State Communications. (印刷中). (1994)

K. Mizoguchi 等人：“导电聚合物中的金属温度依赖性，聚苯胺：ESR 的自旋动力学研究”（正在出版）。