ナノスケール材料：アニオン交換によって駆動される高分子半導体の高効率分子ドーピング

高分子半導体が化学的にドープされる効率と、それによって達成される電荷キャリア密度は、主にπ共役高分子とドーパント種の間の電気化学的酸化還元電位によって決まる。従って、ドーパント種の電子親和力とπ共役高分子のイオン化ポテンシャルとを一致させることによって、効果的なドーピングが可能になる。今回我々は、「アニオン交換」と名付けた、ドーピングレベルを向上させ得る別の過程について報告する。この過程は、イオン液体溶媒を介して起こり、従来の低分子p型ドーパントのアニオンと、イオン液体によって供給される第二のアニオンとの効果的な瞬時の交換として捉えることができる。最適化されたイオン性塩（イオン液体溶媒）を従来の2成分ドナー–アクセプター系に導入することによって、マーカス理論で記述される酸化還元電位の制約を克服でき、100％に近いアニオン交換効率が可能になった。結果として、1モノマーユニット当たり最高でほぼ1電荷のドーピングレベルが実現できた。今回のドーピングレベル向上、安定性向上、優れた輸送特性の実証は、アニオン交換ドーピング（ほぼ無限のイオン性塩の選択肢を用いることができる）が、先進的分子エレクトロニクスを実現させる強力な手段となる可能性を示している。

目次へ戻る