共役系らせん高分子を用いた機能性材料の創製と応用

シンジオタクチックポリメタクリル酸メチル(st-PMMA)は、トルエンなどの溶媒分子を取り込んで、直径が約1nmの内孔を有するらせん構造を形成し、ゲル化することが知られている。これまでに我々は、st-PMMAのらせんの内側の空孔にC_<60>などのフラーレンが包接され、st-PMMA/C_<60>複合体を形成することを見い出している。このときフラーレンは、分子ワイヤーのようにらせん空孔内部に一次元的に配列される。本研究では、得られたst-PMMA/C_<60>複合体をITO電極上にスピンコートして薄膜を作成し、その上に金電極を付着させることによりサンドウィッチ型のデバイスを作成した。その電子特性について検討を行った結果、電圧をスイープさせると一定の電圧を越えた時点で電流量が飛躍的に増大し、導電性が"OFF"状態から"ON"状態へとスイッチングすることが確認できた。その後、正および負電荷への掃引を繰り返しても、"ON"状態を維持し続け、WORM(write once,read many times)メモリ効果を示すことを見出した。また、メモリ効果が発現する機構を調べるために、st-PMMAのらせん空孔内に包接されたC_<60>の挙動と電子特性について、SCC-DFTB(self-consistent-charge density-functional tight binding)法を用いた理論計算により詳細に解析した。その結果、初期状態(OFF状態)においてらせん空孔内に近接して整列していたC_<60>は、ある一定の電荷が注入されると、クーロン反発によりC_<60>間の距離が大きく広がった構造(ON状態)へと再配列することが明らかとなった。再配列後にはワイヤー間の電子移動が容易に起こるようになり、導電性が大きく向上したと考えられる。

シンジオタクチックポリメタクリル酸メチル(st-PMMA)は、トルエンなどの溶媒分子を取り込んで、直径が約1nmの内孔を有するらせん構造を形成し、ゲル化することが知られている。これまでに我々は、st-PMMAのらせんの内側の空孔にC_<60>などのフラーレンが包接され、st-PMMA/C_<60>複合体を形成することを見い出している。このときフラーレンは、分子ワイヤーのようにらせん空孔内部に一次元的に配列される。本研究では、得られたst-PMMA/C_<60>複合体をITO電極上にスピンコートして薄膜を作成し、その上に金電極を付着させることによりサンドウィッチ型のデバイスを作成した。その電子特性について検討を行った結果、電圧をスイープさせると一定の電圧を越えた時点で電流量が飛躍的に増大し、導電性が"OFF"状態から"ON"状態へとスイッチングすることが確認できた。その後、正および負電荷への掃引を繰り返しても、"ON"状態を維持し続け、WORM(write once,read many times)メモリ効果を示すことを見出した。また、メモリ効果が発現する機構を調べるために、st-PMMAのらせん空孔内に包接されたC_<60>の挙動と電子特性について、SCC-DFTB(self-consistent-charge density-functional tight binding)法を用いた理論計算により詳細に解析した。その結果、初期状態(OFF状態)においてらせん空孔内に近接して整列していたC_<60>は、ある一定の電荷が注入されると、クーロン反発によりC_<60>間の距離が大きく広がった構造(ON状態)へと再配列することが明らかとなった。再配列後にはワイヤー間の電子移動が容易に起こるようになり、導電性が大きく向上したと考えられる。