ポリイミドの電子構造・凝集状態と光学特性の相関解析および光機能材料への応用

聚酰亚胺电子结构/聚集态与光学性能的相关性分析及其在光学功能材料中的应用

• 批准号: 12J07535
• 负责人: 滝沢 和宏
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J07535/
• 关键词: ポリイミド; 超高圧; 蛍光; 光電流; 電気伝導; 凝集状態; 電子状態; 電荷移動相互作用

本研究では、ボリイミド(PI)の電子状態や分子顕の凝集状態が、その光吸収・蛍光・光電導性なとの光・電気物性に及ぼす影響を明らかにし、高耐熱性光・電気材料の新たな分子設計指針を得ることを目的とした。本年度は、昨年度に開発したPI膜の光電流の照射波長依存性(光電流スペクトル)測定装置を利用して、異なる原料物質を用いて電荷移動(CT)相互作用を系統的に変化させたPI群の暗電流および光電流を測定し、PIの分子構造と光電導性の相関を検討した。PIの暗電流はジアミン部の分子構造により顕著に変化した。これは、ジアミン部の構造により繰り返し単位の双極子モーメントが増大し、双極子の配向に基づく分極(双極子分極)に由来する変位電流が増大したことに起因する。一方、最も高い電子親和力を有するジフルオロピロメリット酸二無水物(P2FDA)とトリフェニルアミン構造を有するジアミン(DATPA)から合成されたP2FDA/DATPAは狭いバンドギャップを有するため、室温においても電荷の熱励起が生じることから他のPIの300倍以上の暗電流を示した。一方、PIの光電流は、酸二無水物部の電子親和力(EA)やジアミン部のイオン化ポテンシャル(IP)が増大し、CT相互作用が強まるに従って増大する傾向にあり、特に高いEAを有するP2FDAおよびトリフルオロメチルピロメリット酸二無水物(P3FDA)とDATPAから合成されたPIは他のPIの5倍以上の光電流が生じた。さらに、PIの光電導性の向上につれて光照射停止後の電荷残存量が増大し、P3FDAIDATPAでは光照射の前後で電流密度が100倍以上変化した。このことから、CT性の増大により光照射による電荷の発生量が顕著に増大することで、PI膜内部や膜と電極との界面に多量の電荷が残存することが示唆された。PI膜への電荷の残存は光書き込み可能なメモリー材料への応用につながる特性であり、P3FDA構造は暗電流を抑制しつつ光電導性を顕著に増大できることから、P3FDA構造の導入は光書き込み可能なメモリー材料の材料設計指針として期待される。

This study で は, ボ リ イ ミ ド (PI) の electronic state や molecular 顕 の aggregation state が, そ の light absorption 収, 蛍 light, photoconductivity な と の 気 property に light, electricity and ぼ す influence を Ming ら か に し, high heat resistance, electric light 気 materials の た な pointer を molecular design to る こ と を purpose と し た. は this year, yesterday's annual に 発 し た PI film の photocurrent の irradiation wavelength dependence (photocurrent ス ペ ク ト ル) を measurement device using し て, different な る を raw material with い て charge mobile (CT) interaction に を system - the さ せ た PI group の dark current お よ び photocurrent を determination し, PI の molecular structure と photoconductivity の phase masato を beg し 検 た. The molecular structure of the <s:1> in the <s:1> part of the PI <s:1> dark current ジア ジア によ 顕 顕 に に variation た. こ れ は, ジ ア ミ ン department の tectonic に よ り Qiao り return し 単 a の dipole モ ー メ ン ト が raised し, dipole の match to に base づ く polarization (dipole pole) に origin す る - a large current が raised し た こ と に cause す る. One party, the most high も い electron affinity を す る ジ フ ル オ ロ ピ ロ メ リ ッ ト acid anhydride (P2FDA) と ト リ フ ェ ニ ル ア ミ ン a す を construction る ジ ア ミ ン (DATPA) か ら synthetic さ れ た P2FDA/DATPA は narrow い バ ン ド ギ ャ ッ プ を have す る た め, room temperature に お い て も charge の heat excitation on が raw じ る こ と Youdaoplaceholder3 ら he <s:1> PI <e:1> 300 times or more <s:1> dark current を shows <s:1> た. Party, PI の photocurrent は, acid anhydride の electron affinity (EA) や ジ ア ミ ン department の イ オ ン change ポ テ ン シ ャ ル が (IP) rights し and strong interaction CT が ま る に 従 っ て raised large す る tendency に あ り, に high い EA を す る P2FDA お よ び ト リ フ ル オ ロ メ チ ル ピ ロ メ リ ッ ト acid anhydride (P3FD A)とDATPA ら ら synthesizes されたPI he <s:1> PI <s:1> more than five times the <s:1> photocurrent が generates じた. Youdaoplaceholder0, the photoconductivity of PI <s:1> increases <s:1>, the residual charge of <s:1> increases が after the light irradiation stops れて, and the で current density が of P3FDAIDATPA changes by more than 100 times before and after the で light irradiation <e:1> た. こ の こ と か ら の raised, CT sex に よ り light に よ る charge の 発 production が 顕 に raised large す る こ と で, PI film internal や film と electrode と の interface charge が に の abundant residual す る こ と が in stopping さ れ た. PI film へ の の charge remaining は light book き 込 み may な メ モ リ ー material へ の 応 with に つ な が る features で あ り, P3FDA structure は dark current を inhibit し つ つ photoconductivity を 顕 に raised large で き る こ と か ら, P3FDA structure の import は light book き 込 み may な メ モ リ ー material の design pointer と し て expect さ れ る.

项目成果

Variations in Aggregation Structures and Fluorescence Properties of a Semialiphatic Fluorinated Polyimide Induced by Very High Pressure

• DOI: 10.1021/ma300497a
• 发表时间: 2012-06
• 期刊: Macromolecules
• 影响因子: 5.5
• 作者: K. Takizawa;J. Wakita;K. Sekiguchi;S. Ando

主鎖にトリフェニルアミン構造を有するポリイミドの光電流特性評価

主链具有三苯胺结构的聚酰亚胺光电流特性评价

• 发表时间: 2013
• 作者: Katori;H;: Takamoto. M. : Takano;T. Ushijima;I. ; Ohkubo;T. ; Yamanaka;K. ; Ohmae. N;: Aso;Y. Shoda;A. : Ushiba;T. : Thoumany;P. Das;M. : Christensen;B. T. R. ; Akatsuka;T.;滝沢 和宏
• 通讯作者: 滝沢 和宏

ポリイミドフィルムの温度可変暗電流計測に基づく電導機構の検討

基于聚酰亚胺薄膜变温暗电流测量的导电机理研究

• 发表时间: 2012
• 作者: 正田亜八香;桑原祐也;枝和成;麻生洋一;道村雄太;安東正樹;滝沢和宏
• 通讯作者: 滝沢和宏

ポリイミド・芳香族高分子最近の進歩2013年「ポリイミド薄膜の温度可変暗電流計測に基づく電動機構の検討」

聚酰亚胺/芳香族聚合物最新进展 2013 《基于聚酰亚胺薄膜温变暗电流测量的电动机构研究》

• 发表时间: 2013
• 作者: 正田亜八香;桑原祐也;枝和成;麻生洋一;道村雄太;安東正樹;滝沢和宏;滝沢 和宏
• 通讯作者: 滝沢 和宏

Photoconductive Properties of Polyimides having Triphenylamine Structure in the Main Chain

主链具有三苯胺结构的聚酰亚胺的光电导性能

• 发表时间: 2013
• 作者: A. Shoda;M. Ando;K. Ishidoshiro;K. Okada;W. Kokuyama;Y. Aso;K. Tsubono;Kazuhiro Takizawa
• 通讯作者: Kazuhiro Takizawa