太陽電池用波長変換膜に適した長波長発光を示す高透明ポリイミドの材料設計と創製

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ポリイミド（PI）は、酸二無水物とジアミンとを組み合わせて合成される高分子化合物で、高い耐熱性と力学的強度を有することから、半導体産業や航空宇宙産業などで応用されている。本研究では、PIの固体薄膜の発光特性に注目し、太陽電池用波長変換膜への応用に適した”可視域における高い透明性”と”Stokes shift（光吸収・発光波長の差）の大きな発光特性”を示すPI薄膜の開発を目的とした。PIにこれらの性能を付与するために、重原子効果に基づく室温燐光に着目した。本研究では、高透明性を示す室温燐光性PI薄膜の開発を目的として，新規に合成した含臭素ビフェニルテトラカルボン酸二無水物から半芳香族PI薄膜を調製し、発光特性を解析した．臭素導入によるビフェニル構造の二面角広角化に伴う立体効果により，凝集体形成が効果的に抑制され，得られたPI薄膜は高い無色透明性を示すとともに，315 nmの光励起により512 nmにStokes shiftの非常に大きな緑色の室温燐光（12,215cm-1）を示すことが明らかとなった．また、このPI薄膜の燐光強度は、真空下及び低温下において著しく増大することが明らかとなった。以上のことから、PIの酸二無水物部に重原子置換基を導入することにより、波長変換膜への応用に適した”可視域における高い透明性”と”Stokes shiftの非常に大きな発光特性”が同時に達成できることが明らかとなった。