Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

変位電流 / SHG / 誘電現象 / 非線型誘電物性 / 有機単分子膜 / 液晶 / オーダ・パラメータ / 緩和時間 / スペクトロスコピー / 有機分子膜 / 変位電流法 / 理論解析 / 誘電率 / 双極子 / 電気物性 / 相転移 / 非線型光学 / 非線形光学定数

ほぼ当初の計画を達成できたと考えている。具体的な研究成果を要約すると以下のようになる。
(1)単分子膜の線形誘電率評価システムの開発、分子膜の構造変化と線形誘電率の評価
(1)分子として生体膜関連のりん脂質分子、剛直性の分子として液晶関連のシアノビフェニール系の分子に着目し、水面上で形成される単分子膜の圧力刺激に対する変位電流を計測した。結果を踏まえて、分子膜モデル(ハードコアモデル)を用いて変位電流波形の解析を行い誘電緩和時間の評価を行うことができた。また、分子膜配向度をあらわす一次のオーダパラメータS_1を決定することができた。
(2)キラルな構造を持つ分子により構成される分子膜に特徴的な変位電流の検出、波形と分子の関係を理論的に明らかにすることができた。
(3)混合キラル分子膜の相転移現象と分子膜パターンの関係を理論的に結びつけた。
(2)分子膜配向度評価法の確立(非線形誘電率評価システム)
〔1〕シス-トランス異性化によって流れる変位電流応答を解析し、マクロ的な立場から3状態モデルと変位電流の関係を明らかにすることができた。さらに量子論的考察もできた。
〔2〕水面上単分子膜からの光第2次高調波(SHG)を検出するシステムを構築した。
5CB液晶性分子膜の構造対称性をC_<∞,V>と見立てて解析し、1次と3次の配向度S_1,S_3を独立に評価する方法を考察した。
[3]構造対称性C_∞を有する分子膜の非線型感受率テンソルと分子配向度パラメータS_1,S_3との関係を理論的に結びつけることができた。さらに、キラルおよびアキラルな分子膜からのSHGについての解析をすることができ、開発したシステムを有効に活用できる見通しを得た。
(3)界面を利用したエレクトロニクスへの展開
弾性体理論を用いて界面分子の液晶への伝搬の様子を理論的に解析した。また、光透過率と容量の同時測定からこの様子を実験的に明らかにすることができた。

変位電流 / ラングミュア膜 / LB / 光異性化 / 相転移 / 液晶 / 有機単分子膜 / アゾベンゼン / LB膜 / 単分子膜 / 変位電流計測システム / LBトラフ / 光・変位電流変換

有機分子の持つ電子的および光学的機能を、分子レベルで引き出すことを可能にするための技術を、分子膜の極限の厚さを持つ単分子膜において実現することは、分子電子素子実現に向けた基盤技術の一つとして重要である。誘電体の分極という重要な基本概念を基礎とすれば、単分子膜に外部刺激(圧力、光、熱など)を与えた時、分子膜内で分子が動的に挙動する過程(双極子の回転など)を変位電流として検出可能とするためのシステムの構築が是非とも必要である。そこで、本研究では、第1の目的として、有機単分子膜に各種の外部刺激が加えられた時の出力を変位電流として計測できるようなシステムを開発することを目指した。さらに第2の目的として、開発したシステムを用いて有機単分子膜という分子膜レベルでの光変位電流変換型の新規な記録素子を試作することも目指した。
そして、国内外では単分子膜の変位電流を計測した例は知られていなかったため、試行錯誤ではあったが、以下に示す項目について、当初の計画をほぼ達成することができた。
1 水面上単分子膜の評価システムの開発
ダブルバリアを採用し、膜の圧縮・拡張、光刺激の各種モードに対する変位電流計測を行う事ができ、同時に光吸収測定も行える高機能な評価システムを開発した。
2 各種刺激(光、圧力)に対する水面上単分子膜の変位電流計測
3 単分子膜の光-変位電流変換機能
4 変位電流と吸収スペクトルの同時測定
5 固体基板上単分子膜の光-変位電流測定、熱刺激変位電流計測
光変位電流変換型記録素子の試作として、基板上単分子膜の変位電流計測を行い、波長や偏光による評価、熱刺激に対する応答を評価した。

【研究分担者】
久保田徹	郵政省通信総合研究所	関西先端研究センター	主任研究員	(Kakenデータベース)
米田勝実	日本レーザ電子(株)	代表取締役
真島豊	東京工業大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
久保田徹	東京工業大学	工学部	助手	(Kakenデータベース)
米田勝実	日本レーザ電子	代表取締役
柿本雅明	東京工業大学	工学部	助教授	(Kakenデータベース)