Development of optically detected NMR instrument and its application to π-conjugated polymer devices

光学检测核磁共振仪的研制及其在π共轭聚合物器件中的应用

• 批准号: 21350125
• 负责人: ASAKAWA Naoki
• 金额: $ 10.32万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21350125/
• 关键词: 高分子材料物性; 光検出磁気共鳴; パイ共役系高分子; ポリアルキルチオフェン; 高分子デバイス; 確率共鳴; π共役系高分子; 構造相転移; ノイズ駆動型情報処理

The objective of this research project is to develop optically detected nuclear magnetic resonance spectrometer for materials under electronic excited states, and to apply to π-conjugated polymer devices. We developed a test fixture for optically detected magnetic resonance that was capable of microwave field irradiation, application of static magnetic field, and variable temperature experiments. We succeeded in photoluminescence(PL) measurements for spuncoat membranes of π-conjugated polymers such as poly(9, 9-dioctylfluorene)[PFO] and poly(3-alkylthiophene)s[P3ATs] under static magnetic field of 0-3.7mT.Typical optically detected magnetic resonance (ODMR) signals are detected as small variation of PL intensity in association of microwave field irradiation. Thus, we used laser power stabilizer using a liquid crystal modulator in order to obtain PL signals with stable amplitude. Furthermore, since atmospheric oxygen likely affects on the electronic property of π-conjugated polymer devices, we tried to perform ODMR measurements in vacuo using a turbo molecular pump. However, the sensitivity of our preliminary ODMR instrument was no enough to detect signals from polymer thin film devices. Thus, we developed a resonant cavity for ODMR measurement under ca. 0.3T and attempted to perform electro spin resonance (ESR) measurements in association with ODMR measurements for polymeric devices.As for polymer electronics devices, we fabricated stochastic threshold device unit with the vertical Au/polymer/Au type and carried out variable temperature conductivity and alternating current impedance measurements for Au/polymer/Au elements. This type of the stochastic threshold device is thought of an important element for neuro-inspired information processing device.

本研究计画的目的是发展电子激发态下材料的光侦测核磁共振光谱仪，并应用于π共轭高分子装置。我们开发了一种用于光学检测磁共振的测试夹具，该夹具能够进行微波场照射、静磁场应用和变温实验。在0 ~ 3.7mT的静磁场下，成功地测量了聚（9，9-二辛基芴）[PFO]和聚（3-烷基噻吩）[P3 ATs]等π共轭聚合物的旋涂膜的光致发光（PL），并检测到典型的光探测磁共振（ODMR）信号，其PL强度随微波场的照射而发生微小的变化.因此，我们使用了使用液晶调制器的激光功率稳定器，以获得具有稳定振幅的PL信号。此外，由于大气中的氧气可能会影响π共轭聚合物器件的电子性质，我们尝试使用涡轮分子泵在真空中进行ODMR测量。然而，我们初步的ODMR仪器的灵敏度不足以检测来自聚合物薄膜器件的信号。因此，我们开发了一个谐振腔的ODMR测量下的CA。在聚合物电子器件方面，我们制作了垂直Au/polymer/Au型随机阈值器件单元，并对Au/polymer/Au元件进行了变温电导率和交流阻抗测量。这种类型的随机阈值装置被认为是神经启发信息处理装置的重要元件。

项目成果

π共役系高分子を用いたニューロモルフィックデバイスの創製

使用 π 共轭聚合物创建神经形态装置

• 发表时间: 2011
• 作者: 浅川直紀;梅村香一郎;吉川史織
• 通讯作者: 吉川史織

神経シナプス模倣素子を指向した高分子フォトカプラ

针对神经突触模仿元件的聚合物光电耦合器

• 发表时间: 2011
• 作者: 吉川史織;浅川直紀
• 通讯作者: 浅川直紀

Dynamics of disordered structure of π-conjugated polymers investigated by solid-state NMR

通过固态核磁共振研究π共轭聚合物无序结构的动力学

• DOI: 10.1021/bk-2011-1077.ch010
• 发表时间: 2011
• 期刊: ACS Symposium Series : "NMR Spectroscopy of Polymers : Innovative NMR Strategies for Complex Macromolecular Systems"
• 作者: Naoki Asakawa;Yoshio Inoue;Takakazu Yamamoto;Tadashi Shimizu;Masataka Tansho;Koji Yazawa
• 通讯作者: Koji Yazawa

ゆらぎ素子の協調動作を用いた生体型情報処理デバイス

利用波动元件协同操作的生物信息处理装置

• 发表时间: 2009
• 作者: Watanabe;H.Urakawa;O.;森原典史;浅川直紀
• 通讯作者: 浅川直紀

VO2薄膜を用いた確率共振素子のマルチチャネル特性評価

使用VO2薄膜的随机谐振装置的多通道特性评估

• 发表时间: 2010
• 作者: Y.Akiyama;K.Shimizu;T.Hoshino;K.Iwabuchi;Y.Akiyama;M.Yamato;M.Okano;K.Morishima;神吉輝夫
• 通讯作者: 神吉輝夫