脇田潤史-個人ページ

氏名

脇田潤史

居室

大岡山キャンパス南1号館5階518号室（安藤研究室:内線2889)

メールアドレス

jwakita@@polymer.titech.ac.jp
注）SPAM対策のため"@"を2つ表示しています。リンクは正しいアドレスです。

研究テーマ

圧力印加によるポリイミド薄膜の
光吸収・蛍光挙動変化の解析

所属学会

高分子学会
ポリイミド研究会
光化学協会

～研究目的～

ポリイミドは従来の有機発光材料には無い耐熱性を有しているため耐熱性発光材料への応用が期待できます。しかし，一般的に有機薄膜発光材料においては分子鎖の凝集状態が光吸収、蛍光挙動などの光特性に大きな影響を与えると報告されており，ポリイミドについても分子鎖の凝集状態のちがいによって蛍光波長・強度が異なると報告されています。しかしながら，凝集状態と蛍光挙動のへ関係については未解決の事柄が多くあります。したがって，ポリイミドフィルムの凝集状態と光吸収・蛍光挙動の関係を解明することは、ポリイミドフィルムを発光材料として用いるために不可欠なことです。従来,ポリイミドの凝集状態を変化させるには熱処理条件を変化させていましたが熱処理条件を変化させると部分的に結晶化が起きたり配向状態が変化したりする可能性がありどのような凝集状態の変化が起きているのか明確ではありません。そこで，本研究では静水圧印加によって分子鎖間距離を短縮させることでポリイミド薄膜の凝集状態を変化させ光吸収・蛍光スペクトル測定を行い凝集状態の変化との関係を検討しました。何故なら,静水圧印加による凝集状態の変化は分子鎖間距離の短縮による凝集の稠密化が起こると考えられるため,凝集状態の変化が熱処理条件を変えた場合より明確だと考えられるからです。　　

加圧によるポリイミドの凝集状態の変化の概念図

～ポリイミドの光吸収・蛍光の概要～

ポリイミドには以下2種類の光吸収・蛍光の機構が存在することが知られている。

LE性

CT性

・酸二無水物部分における局所的な電子の励起/緩和が起こる

・吸光度が大きいため厚膜の場合は短波長側では飽和してしまうが,薄膜では320nmのイミド環の吸収がピークや肩として現れる。ポリイミドによっては,400nmや500nm付近に特徴的なピークが現れる場合もある

・強い蛍光を発し,紫外線ランプで照らすと発光が目視できる場合が多い

・電子の励起によって直接ジアミン部から酸二無水物部へ電子が移動する場合と,励起LE状態から励起CT状態に緩和する場合がある。

・紫外・可視光吸収スペクトルにおいて明確な吸収ピークは存在せず,薄膜では吸収端に吸収の肩として現れるが,厚膜の場合は短波長側の強い吸収に被ってしまい肩を確認することができない場合が多い

・無蛍光または非常に弱い蛍光を発する

～加圧装置～

機能

加圧方法

・圧力範囲：1気圧～4000気圧
・温度調節：0℃～80℃
・使用可能圧媒：蒸留水・エタノール
ヘキサン・シリコーンオイル etc.
・高圧セル内でポンプ側の圧媒と試料側の圧媒を分離することができるため,ポンプ側と試料側異なる圧媒を使用できる

ハンドポンプを用いてポンプ側の圧媒（蒸留水）を高圧セル内に送り,分光器に取り付けた高圧光学セル内の圧媒を圧縮することでポリイミドフィルムに圧力を印加する

～結果～

PMDA/ODA film	s-BPDA/PDA film
凝集の稠密化によってCT相互作用が増加することで,400nmのCT吸収帯の吸光度が増加	蛍光波長の長波長シフトと凝集の稠密化に伴い濃度消光が増加することで,蛍光強度が減少
大気圧下との差スペクトル	蛍光スペクトル