ゾル-ゲル法による有機・無機複合非晶質体の合成と光物性

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本研究ではゾル-ゲル法の原料として、有機分子との反応性の高いアミノ基を側鎖に持つアルコキシドを用い、有機分子とゲル間に化学結合を形成させた有機無機複合体を合成し、その特性を調査し、有機分子とマトリックス間の相互作用が有機分子の光物性に及ぼす影響について検討した。具体的には原料として通常のゾル-ゲル法で用いられているテトラメトキシシラン(TMOS)の他に、アミノ基を持つアミノプロピルトリエトキシシラン(APTES)を用いた。このAPTESを添加した出発溶液にPHB(光化学ホールバーニング:Photochemical Hole Burning)効果を示すことで知られるポルフィリン系有機色素TCPP(Tetrakis Carboxy Phenyl Prophine)を加え、ゲル中でのTCPPの状態及び有機色素とマトリックスとの相互作用について検討した。第一に出発溶液の組成を[TMOS]:[APTES]:[H_2O]:[C_2H_5OH]:[TCPP]=1:0.5:6:6:10^<-4>(モル比)とする事により、透光性で均一なゲル体(有機無機複合体)が得られた。このゲル体中でのマトリックスと有機色素間の結合状態を赤外吸収スペクトルにより測定し、両者が共有結合していることを確認した。PHB測定の結果、3.6Kにおけるホール幅は0.7cm^<-1>であり、このホールは試料を80Kに昇温した後も確認され、従来の複合体では得られなかった高温でホールが確認された。低エネルギー励起モードE_sの値は26cm^<-1>となり、従来の複合体でのそれより小さい値となった。以上より、本研究に於いて合成された有機無機複合体中では色素-マトリックス間の共有結合が色素の構造緩和を抑制し、それにより従来の複合体よりPHB特性に優れた有機無機複合体が得られたと考えられる。