高秩序高分子ナノ組織体における光機能プロセスの基礎解析

高度有序聚合物纳米组件中光学功能过程的基础分析

• 批准号: 00J06267
• 负责人: 松井 淳
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-00J06267/
• 关键词: Langmuir-Blodgett膜; ナノデバイス; 論理演算素子; 光誘起電子移動

本研究では高分子Langmuir-Blodgett(LB)膜を分子素子への応用が可能な材料ととらえ、その基礎的性質に関して検討を行っている。高分子LB膜は分子レベルでの積層体の構築であるため様々な機能を有する薄膜を順次積層することにより新規な機能発現が期待できる。そこで今年度はヘテロ積層体を用いた光機能素子の作製を試みた。前年度までの研究結果より優れた高分子LB膜を示しかつ膜厚が1nmと非常に薄いために層間の相互作用が起こりやすいtert-ペンチルアクリルアミド(tPA)またはneo-ペンチルメタクリルアミド(nPMA)をベースとして用い、芳香族色素としてピレン、フェナンスレンおよびアントラセンを共重合により導入した高分子p(tPA/PyMA),p(tPA/Phen),p(nPMA/AMMA)を合成した。また電子ドナー性を有するジメチルアニリン(DMA)、アクセプター性を有するジニトロベンゼン(DNB)を有する高分子p(tPA/DMA)、p(tPA/DNB)合成した。これらすべての高分子は水面上で安定な単分子膜を形成しLB法により基板に転写することが可能であった。そこで芳香族LB膜と電子ドナー、アクセプターLB膜との光誘起電子移動を応用した、光スイッチング素子、光駆動型論理演算素子の作製を試みた。1.光スイッチング素子;p(tPA/PyMA),p(tPA/DMA),p(tPA/DNB)のヘテロ積層膜を銀基板上に作製し、ピレンの励起にともなうヘテロ積層膜の光学的変化を利用することにより、銀の表面プラズモンを励起している光の強度をコントロールすることができた。プラズモンの解析よりこれはヘテロ膜において形成されたラジカル種がプラズモン励起波長において吸収を示すためであることが示唆された。2.光駆動型論理演算素子;フェナンスレンとアントラセンの励起波長を入力信号、p(tPA/Phen)とp(tPA/DNB)層間およびp(nPMA/AMMA)とp(tPA/DMA)層間での光誘起電子移動にともなう光電流を出力信号とした新規な光駆動型AND論理回路、EXOR論理回路を提案し作製を試みた。AND論理ではHighとLowの出力が約3倍離れた素子を作製することに成功した。また電流値の絶対値を出力としたEXOR論理回路ではHighとLowの出力が100倍以上離れた素子を作製することができた。

This study focuses on the possible use of polymer Langmuir-Blodgett (LB) membrane molecular elements and the properties of the underlying materials. Polymer LB film and polymer laminated body structure and function There are films that are laminated sequentially, and new regulations are expected to reveal new functions. This year's はヘテロlaminated body was produced using いたphotofunctional elements. The research results of the previous year showed that the polymer LB film was excellent and the film thickness was 1nm and it was very thin and the interlayer interaction wasが起こりやすいtert-ペンチルアクリルアミド(tPA)またはneo-ペンチルメタクリルアミド(n PMA) をベースとしてい, aromatic pigment としてピレン, フェナンスレンおよびアントラセンを overlapped together によりThe polymer p(tPA/PyMA), p(tPA/Phen), p(nPMA/AMMA), p(tPA/Phen), and p(nPMA/AMMA) were introduced and synthesized.また电ドナー性を有するジメチルアニリン(DMA), アクセプター性を有するジニトロベンゼン(DNB) is made of polymer p(tPA/DMA) and p(tPA/DNB). The LB method is used to form a stable molecular film on the surface of the water, and the substrate is written in a LB method.そこでaromatic LB film and electron ドナー, アクセプターLB film and とのlight-induced electron movementを応用した, 光スイッチングprimordial element, 光槆kinetic-type theoretical calculus element の making をtrial みた. 1. Hikari スイッチング子;p(tPA/PyMA),p(tPA/DMA),p(tPA/DNB) laminated film is produced on a silver substrate. The optical improvement and utilization of the laminated film and the silver watch面プラズモンを利起している光の intensity をコントロールすることができた.プラズモンのanalyticsよりこれはヘテロ filmにおいてformationされたラジカルkindがThe プラズモン stimulates the wavelength and absorbs it. 2. Optical motion type theoretical calculation element; フェナンスレンとアントラセンのexcited wavelength を input signal, p(tPA/Phen) and p(tPA/DNB) interlayer およびp(nPMA/AM MA) and p(tPA/DMA) interlayer light-induced electron movement, photocurrent, output signal, new regulation of optical dynamic AND theoretical circuit, EXOR theoretical circuit proposal, production and trial. AND the theory is high and low, the output is about 3 times that of the main child, and the production is successful.また电つの极対値を出电 としたEXOR theoretical circuit ではHighとLowのOutputが 100 times or more Isolated element を することができた.

项目成果

Jun Matsui, Masaya Mitsuishi, Tokuji Miyashita: "A Study on Fluorescence Behavior of Pyrene at the Interface of Polymer Langmuir-Blodgett Films"The Journal of Physical Chemistry B. 106. 2468 (2002)

Jun Matsui、Masaya Mitsuishi、Tokuji Miyashita：“聚合物 Langmuir-Blodgett 薄膜界面上芘荧光行为的研究”物理化学杂志 B. 106. 2468 (2002)

Jun Matsui, Masaya Mitsuishi, Atsushi Aoki, Tokuji Miyashita: "Optical Logic Operation Based on Polymer Langmuir-Blodgett Film Assembly"Angewandte Chemie International Edition. (accepted).

Jun Matsui、Masaya Mitsuishi、Atsushi Aoki、Tokuji Miyashita：《基于聚合物 Langmuir-Blodgett 薄膜组件的光逻辑运算》Angewandte Chemie 国际版。