(57)【要約】第１および第２の電極、これらの電極の間に延びる複数のナノワイヤ、およびナノワイヤの間に配置される構造を包含する光電セル。
2005531924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の電極、前記電極の間に延びる複数のナノワイヤ、および前記ナノワイヤの間に配置される構造を包含する光電セル。
【請求項２】
前記構造は柱状構造である、請求項１に記載の光電セル。
【請求項３】
前記構造は複数のチューブを包含し、前記チューブのそれぞれは、それぞれのナノワイヤの周囲に配置される、請求項１または２に記載の光電セル。
【請求項４】
前記チューブは前記電極の間に延びる、請求項３に記載の光電セル。
【請求項５】
前記構造は有機高分子材料で構成される、先行するいずれかの請求項に記載の光電セル。
【請求項６】
前記有機高分子材料は架橋有機化合物で構成される、請求項４に記載の光電セル。
【請求項７】
前記有機高分子材料はポリ芳香族化合物で構成される、請求項４または５に記載の光電セル。
【請求項８】
前記有機高分子材料は液晶相の状態にある、請求項４〜７のいずれかに記載の光電セル。
【請求項９】
前記相は柱状液晶相である、請求項８に記載の光電セル。
【請求項１０】
前記ナノワイヤは無機材料から作られる、先行するいずれかの請求項に記載の光電セル。
【請求項１１】
前記ナノワイヤは無機半導体材料から作られる、請求項１０に記載の光電セル。
【請求項１２】
前記無機半導体材料はＩＩ‐ＩＶまたはＩＩ‐ＶＩ族無機ナノ結晶を包含する、請求項１１に記載の光電セル。
【請求項１３】
前記ナノ結晶は前記周囲を囲む無機材料より高いイオン化ポテンシャルを有する、請求項１１または１２に記載の光電セル。
【請求項１４】
前記無機材料は遷移金属イオンから構成される、請求項１０〜１３のいずれかに記載の光電セル。
【請求項１５】
前記遷移金属イオンは、カドミウムおよび亜鉛からなるグループから選択される、請求項１４に記載の光電セル。
【請求項１６】
前記無機材料は陰イオン種を含む、請求項１０〜１５のいずれかに記載の光電セル。
【請求項１７】
前記陰イオン種は、硫黄、セレンおよびテルルからなるグループから選択される、請求項１６に記載の光電セル。
【請求項１８】
前記ナノワイヤは、直径が２０ナノメートル未満である、先行するいずれかの請求項に記載の光電セル。
【請求項１９】
前記ナノワイヤは、直径が１０ナノメートル未満である、請求項１８に記載の光電セル。
【請求項２０】
光電セルを作る方法であって：テンプレート試薬内においてナノワイヤを形成するステップ；および、前記ナノワイヤを第１および第２の電極の間において、前記ナノワイヤが前記電極間に延びるように配置するステップ；を包含する光電セルを作る方法。
【請求項２１】
前記テンプレート試薬は：有機化合物の塩を、前記有機化合物の自己組織化に適した条件の下に溶剤内に溶解させてナノチューブを含むゲルを形成するステップ；および、前記ナノチューブの重合を行って高分子ナノチューブを形成するステップ；を包含する方法によって形成される、請求項２０に記載の光電セルを作る方法。
【請求項２２】
前記ナノチューブは光化学的に重合される、請求項２１に記載の光電セルを作る方法。
【請求項２３】
前記ナノワイヤは陰イオン源を用いた前記ゲルの処理によって形成される、請求項２１または２２に記載の光電セルを作る方法。
【請求項２４】
前記陰イオン源は、硫化水素、セレン化水素およびテルル化水素からなるグループから選択される、請求項２３に記載の光電セルを作る方法。
【請求項２５】
実質的に、添付図面を参照して本明細書に記述されているとおりの光電セル。
【請求項２６】
実質的に、添付図面を参照して本明細書に記述されているとおりの光電セルを作る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光電セルに関する。
【背景技術】
【０００２】
光起電力セル（photovoltaic  cell）および光導電セル（photoconductive  cell）は、いずれも光電セル（photoelectric  cell）の一種である。光起電力効果は広く使用されており、たとえば、電子‐光スイッチ、光検出器、太陽電池、およびフォトダイオードに使用されている。多くの市販光起電力デバイスは、高度に秩序化された結晶として加工容易であること、および比較的高い（量子）効率の光（光子）から電流（空孔および電子）をはじめ、光電圧への変換を提供できることを理由として無機半導体から構成されている。しかしながら光起電力セル、たとえば太陽電池を使用した大量の電気の生産にはいまだに高価なままである。
【０００３】
有機材料を使用する光起電力セルは、大きな表面積、機械的な柔軟性ならびに堅牢性、プロセスの容易性（たとえば、高温ならびに高真空プロセスが不要）、および場合によってはリソグラフィ的なパターン化の可能性、さらに可能性としては有意に低いコストといった潜在的利点を提供することになろう。この分野においては、相当な研究が行われてきた。すでに、２つの透明電極の間に単層の有機高分子を使用して作られた光起電力デバイスが低い量子効率を呈することがわかっている１〜４。
【０００４】
２つの異なる共役高分子を含むデバイス内においては、それらの高分子の電子親和力がまったく同じでないとき、これら２つの高分子の間の界面において励起子の解離が強化されることが明らかになった５〜７。これは、電子をより高い電子親和力を伴う材料の上に残して、空孔がより低いイオン化ポテンシャルを伴う材料内へ移動することがエネルギ的に好都合であることによる。残念ながら、二分子層高分子デバイスの量子効率は低いことがわかった。その理由は、相分離が効率的な高分子混合を妨げ、したがって高分子間の界面のサイズを制限し、かつ共役高分子内の一重項励起子の拡散距離を制限すること（たとえば、５〜１５ｎｍ）にある6。
【０００５】
有機高分子ベースの光起電力デバイスの効率を向上させる試みとして複合材料が使用されている。それらの材料には、無機半導体の光起電力特性ならびに電子的特性と、有機高分子の大面積プロセス可能性、柔軟性、および堅牢性を結びつける傾向がある。複合材料は、界面エリアが大きくできるとすれば利点があると見られる。有効な電荷分離を得るためには異なる電子親和力を伴う複合材料が必要であり、また有意量の再結合の発生を許すことなく電極への効率的な電荷移動を提供しなければならない（電子および空孔の再結合は、光起電力デバイスによって作られる電力の直接的な低下をもたらす）。
【０００６】
ＩＩ‐ＶＩ族半導体材料から作られるナノ結晶は、複合材料の部品としての使用に非常に適していると見られる。それらの材料のサイズが非常に小さいことは、それらの表面における材料の非常に高い比率を呈することを意味し（２ｎｍのナノ粒子について６０％）、それがその理由として挙げられる。それに加えてＩＩ‐ＶＩ族半導体は、優れた電子伝導体である。たとえばＣｄＳｅのように、多くのＩＩ‐ＶＩ族無機半導体材料は高い電子親和力を示す。この用語「ナノ結晶」は、ここでの関係において、バルク材料内の励起子（exciton）のサイズ、すなわち、一般に４〜１０ｎｍに匹敵する材料粒子を指すことが意図されている。
【０００７】
半導体ナノ結晶のバルク内において生成される励起子の波動関数は、ほとんど間違いなくナノ結晶表面へ到達する。ナノ結晶は、それらと同一材料から作られたバルク半導体とは極めて異なる光学的ならびに電気的特性を示す。これらの特性は、それらのサイズの単純な変更によって好都合に修正することができる。もっとも顕著には、半導体の有効帯域端を、電子波動関数の量子閉じ込めの効果を通じて、ナノ結晶のサイズを縮小することによって、より高いエネルギに対して調和させることができる。この理由から、無機ナノ結晶および有機高分子を組み込んだ二分子層ナノ結晶／高分子複合材料が、最近８、大面積薄膜光起電力デバイスとして研究されるようになった（たとえば、ポリフェニルビニレン（ＰＰＶ）高分子内に分散されたＣｄＳおよびＣｄＳｅ９）。純粋な有機高分子デバイスについての報告に比較して、有意に高い量子効率（≒１２％）が得られている。
【０００８】
残されているいくつかの問題は、有機および無機の材料の複合材料を使用して構成された光起電力デバイスに関連する：空孔（holes）および電子が電極へ到達するために同一の材料を通過することから、それらの再結合を生じる。不活性化されていないナノ結晶は凝集する傾向にあり、一重項励起子の電荷分離の効率がより低いという結果を招く。ナノ結晶と高分子マトリクスの間において相分離が生じる。ナノ結晶回路網内のデッド・エンドにおける電荷トラップに起因してキャリア損失が生じる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の欠点の少なくとも１つを克服するか、あるいは実質的に緩和する光電セルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、第１および第２の電極、これらの電極の間に延びる複数のナノワイヤ、およびナノワイヤの間に配置される構造を包含する光電セルが提供される。
【００１１】
用語「ナノワイヤ」には、ナノワイヤの直径が、当該ナノワイヤ内において量子機械的効果を生じるのに充分な程度に小さいという意味が意図されている。
【００１２】
好ましくは上記構造が、柱状構造である。
【００１３】
好ましくは上記構造がチューブを包含し、それぞれのチューブは、それぞれのナノワイヤの周囲に配置される。
【００１４】
好ましくは上記チューブが、電極間に延びる。
【００１５】
好ましくは上記構造が、有機高分子材料で構成される。
【００１６】
好ましくは上記有機高分子材料が、架橋有機化合物で構成され、それはポリ芳香族化合物（polyaromatic  compound）であって良い。この有機高分子材料は、好ましくは液晶相であり、それを柱状液晶相とすることができる。
【００１７】
好ましくは上記ナノワイヤが、無機材料から作られる。
【００１８】
好ましくは上記ナノワイヤが、無機半導体材料から作られる。これらは、好ましくはＩＩ‐ＩＶおよびＩＩ‐ＶＩ族無機ナノ結晶である。好ましくは、これらのナノ結晶は、高い電子親和力を有し、かつ好ましくは周囲を囲む無機材料より高いイオン化ポテンシャルを有する。
【００１９】
好ましくは上記無機材料が、遷移金属イオンを包含し、それはカドミウムおよび亜鉛からなるグループから選択される。この無機材料は、好ましくは陰イオン種を含み、これは、硫黄、セレンおよびテルルからなるグループから選択することができる。
【００２０】
好ましくは上記ナノワイヤは、２０ナノメートル未満の直径である。もっとも好ましくは、上記ナノワイヤの直径は１０ナノメートル未満である。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、光電セルを作る方法が提供され、当該方法は：テンプレート試薬内においてナノワイヤを形成するステップ；および、これらのナノワイヤを第１および第２の電極の間において、ナノワイヤがそれらの電極間に延びるように配置するステップを包含する。
【００２２】
好ましくは上記テンプレート試薬が、次のステップを包含する方法によって形成される：有機化合物の塩を、当該有機化合物の自己組織化に適した条件の下に溶剤内に溶解させてナノチューブを含むゲルを形成するステップ；および、ナノチューブの重合を行って高分子ナノチューブを形成するステップ。これらのナノチューブは、好ましくは光化学的に重合される。
【００２３】
好ましくは上記ナノワイヤが、陰イオン源を用いた上記ゲルの処理によって形成され、当該陰イオン源は、硫化水素、セレン化水素、およびテルル化水素からなるグループから選択することができる。
【００２４】
光電セルは、光起電力セルまたは光導電セルとすることができる。
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の特定の実施態様について説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
図１を参照すると、本発明を具体化する光起電力セルが、ガラス基板１、第１の透明のインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）電極２、および第１の電極２から離隔された、実質的にそれと平行な第２の透明のＩＴＯ電極３を包含している。電極２と３の間には、半導体ナノワイヤ４の配列が延びている。図示を容易にするために、図１に示されているナノワイヤ４は、完全に電極２と３の間に延ばしていない。各ナノワイヤ４は、高分子のチューブ５によって囲まれている。高分子チューブ５のそれぞれは、完全に電極２と３の間に延びている。図示を容易にするために、図１に示されている高分子チューブ５は、完全に電極２と３の間に延ばしていない。
【００２７】
ナノワイヤ４は、硫化カドミウム（ＣｄＳ）から作られているが、任意の適切な無機半導体材料から作ることができる（たとえば、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳまたはＺｎＳｅ）。チューブ５を形成する高分子は、高度に架橋された、有機柱状液晶材料の高分子膜である。重合された柱状液晶状態は、ナノ化合物（すなわち、ナノワイヤ４およびチューブ５）の構造的コントロールを生成し、かつ維持する他、ナノワイヤ４の不活性化を行って凝集を防止する。
【００２８】
ナノワイヤ４および高分子チューブ５の構造は、無機半導体（ＣｄＳ）と有機高分子の間に非常に大きな面積の界面を提供する。この大面積の界面は、適切なエネルギを有する光子がその構造上に入射したときに（入射光子を略図的に図２に示す）形成される励起子（exciton）が界面に拡散し、放射再結合の前の電荷分離を可能にすることを保証する。励起子の生成に続いて、励起子を構成する電子および空孔の電荷分離が生じ、空孔および電子が反対側の電極へ向かって移送される。
【００２９】
空孔および電子は、２つの性質の異なる電荷移送路に従う；電子は、半導体ナノワイヤ４内において移送され、空孔は有機高分子チューブ５内において移送される（それを略図的に図２に示す）。電荷伝播の方向は、電極２、３に垂直であり、これが電極へ向かう空孔および電子の伝播を（バイアス電圧下において）可能にする。ナノワイヤ４内における電子の閉じ込めは、ナノワイヤ４の離隔が電子の波動関数よりはるかに大きいという事実とともに、ナノワイヤ４から有機高分子チューブ５への電子の移送を防止する。キャリアの移送は、ほとんど完全に異方性であり、かつ電極２、３へ向かう望ましい方向である。空孔および電子が異なる路に沿って伝播することから、空孔および電子の再結合が最小化される。これは、電極２、３への電子および空孔の移送を最大にするので有利である。
【００３０】
入射光子の吸収、および励起子の生成は、図２に略図的に示したように、ナノワイヤ４および高分子の両方で生じる。光子の吸収（および励起子の生成）が生じる波長は、ナノワイヤを作るために使用された半導体材料、ナノワイヤの直径、および高分子吸収エッジに依存する。適切な材料の組み合わせならびに寸法が、近ＵＶ、可視光、および近ＩＲスペクトルにわたる波長における光子の吸収を導くことがわかっている。
【００３１】
本発明の一実施態様においては、２０ナノメートルの直径のナノワイヤがＣｄＳｅから形成される。ＣｄＳｅのバンド・ギャップは１.８ｅＶであり、それが６８９ナノメートルもしくはそれ未満の波長における光子の吸収を導く。直径が２０ナノメートルに満たないナノワイヤ、たとえば１０ナノメートルもしくはそれ未満の直径のナノワイヤを選択する場合には、ＣｄＳｅのバンド・ギャップが増加し、それに応じて光子の吸収波長が短くなる。
【００３２】
ナノワイヤを作るために使用される無機半導体は、好ましくは、周囲を囲む無機材料よりイオン化ポテンシャルの高いＩＩ‐ＶＩ族およびＩＩＩ‐Ｖ族の無機ナノ結晶から構成される。
【００３３】
本発明を具体化する光電セルは、以下のとおりに作られる：
光化学的に重合可能（架橋可能）な有機化合物が用意され、たとえば塩化カドミウムといった遷移金属イオン源を用いて処理することによって、適切な遷移金属塩に変換される。任意の遷移金属イオンを使用することができるが、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、あるいはＺｎＳｅ等のＩＩ‐ＶＩ族半導体が非常に効率の高い、光起電力性のある電子移送材料であることが知られていることから、おそらくはカドミウムおよび亜鉛がもっとも適したものとなる。
【００３４】
有機化合物の遷移金属塩は、その後、水等の適切な溶剤、および光開始剤（photoinitiator）、たとえば２‐ヒドロキシ‐２‐メチルプロピオフェノン、イルガキュロア（Irgacurore）またはＡＩＢＮと混合される。それに続き、溶剤内における有機化合物の塩の自己組織化により、直径が約４〜１０ｎｍのナノチューブを包含するリオトロピック液晶ゲルが形成される。
【００３５】
自己組織化されたゲルは、適切な電極、たとえばＩＴＯで覆われたガラスへ移され、等方性液体状態に加熱され、適切な基板、たとえば石英を使用して薄膜に加圧され、最後に室温まで冷却される。このように形成されたゲルが、電極表面に対して垂直の、整列したナノチューブ・チャンネルを伴う一様な逆ヘキサゴナル・メソフェーズの薄膜を形成する。
【００３６】
この薄膜内の有機化合物の遷移金属塩は、その後、紫外光（λ＝３２０〜３６５ｎｍ）の照射によって光化学的に重合されて、高分子ナノチューブおよびその後の反応に利用可能な遷移金属イオンを含む弾性３次元有機テンプレート試薬を形成する。
【００３７】
その後、上側の石英基板を除去し、カルコゲン化合物ガス（つまり、Ｈ２Ｓ、Ｈ２Ｓｅ、またはＨ２Ｔｅ）等の適切な陰イオン源を使用して薄膜を処理し、利用可能な遷移金属イオンを包含する高分子ナノチューブのコアを、たとえばＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＺｎＳ、またはＺｎＳｅ等から形成された電子移送半導体ナノワイヤへ変換する。
【００３８】
結果として得られたナノ複合材料は、続いて乾燥されて、たとえばアルミニウムといった金属の接点がその構造の上に析出される。
【００３９】
生成されたナノワイヤの直径は、ゲル内に存在する溶剤の量ならびに超分子液晶構造に依存し、それもまた有機化合物の化学構造に依存する。異なる化合物、たとえばＣｄＳｅおよびＣｄＳの同心層を伴うナノワイヤは、Ｈ２ＳｅおよびＨ２Ｓ等の異なる陰イオン源を用いた薄膜の連続処理によって生成することができる。
【００４０】
次に、限定を意図しない、本発明の特定の実施態様の合成の実験的詳細について説明する。
【００４１】
３,４,５‐トリス（１１'‐ヒドロキシウンデシロキシ）ベンズアルデヒドの
合成：
３,４,５‐トリヒドロキシベンズアルデヒド（４.１１４ｇ、２６.７ｍｍｏｌ）を、窒素インレットおよび磁気撹拌器が装備された２５０ｍｌの三つ口丸底フラスコ内の２００ｍｌのＤＭＦ（３日間にわたり分子ふるい３Ａを用いて乾燥）に溶解した。続いてこの溶液に、Ｋ２ＣＯ３（３６.９ｇ、２６７ｍｍｏｌ）を加えた。結果として得られた異成分混合物を、１１０℃の油浴中に配置し、半時間にわたって強く撹拌した。懸濁液がオレンジ色になった。その後、１１‐ブロモウンデカ‐１‐オール（２２.１６ｇ、８８ｍｍｏｌ）を、光窒素フラッシュの下にゆっくりと加えた。この温度において、さらに２０時間にわたり、反応の撹拌を行った。結果として得られた褐色の懸濁液を周囲温度まで冷却し、濾過によって沈殿物から上清液を分離した。８０℃において回転エバポレータを使用して濾過液から溶剤を除去した後、残渣を１５０ｍｌのＨＣｌ（１.０Ｍ）内に溶解し、それに続いて３回にわたり、酢酸エチルを用いて抽出した。有機相を合わせて水洗し、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥させた。有機溶剤の除去の後、有機溶液から淡青色の固体が得られた。酢酸エチルからの再結晶化によって、１４.３ｇ（８０.８％）の融点が８２〜８４℃である淡青色針状結晶生成物が得られた。
【００４２】
２‐アミノ‐４−カルボキシベンゾチアゾール・ヒドロブロミドの合成：
氷浴中において冷却した５００ｍｌの三つ口フラスコ中の２００ｍｌの酢酸に、４‐アミノ安息香酸（２７.４ｇ、０.２ｍｏｌ）およびチオシアン酸アンモニウム（３０.４ｇ、０.４ｍｏｌ）を溶解した。５０ｍｌの酢酸に溶かした臭素溶液（１０.５ｍｌ、３２ｇ、０.２ｍｏｌ）を撹拌しながらゆっくりと加えた。このプロセス中、外部の冷却をもちいて１０Ｃより低い温度に保ち、すべての臭素を加えた後、２時間に渡って撹拌を継続した。１‐イミノ‐４−カルボキシベンズチアゾール・ヒドロブロミドの沈殿物をポンプの濾過によって除去した。黄色固体を２回にわたって酢酸で洗い、３８ｇの粗原料生成物（収率：６８.７％）を得た。この化合物の融点は、分解温度が３５０℃を超えるため検出不能であった。
【００４３】
３‐メルカプト‐４‐アミノ安息香酸の合成：
２‐アミノ‐４‐カルボキシベンズチアゾール（２７.５ｇ、０.１ｍｏｌ）を、メタノール（１００ｍｌ）および水（１００ｍｌ）と水酸化カリウム（１１２ｇ、２ｍｏｌ）の溶液内に加えた。混合液を撹拌し、加熱して還流させた。アンモニア・ガスが放出され、１時間後に溶液が形成された。この溶液を２０時間にわたって還流した。室温まで冷却した後、溶液を５００ｍｌの酢酸（５Ｎ）内に注いだ。この溶液から緑色の固体が沈殿した。この化合物の融点は、分解温度が３５０℃を超えるため検出不能であった。
【００４４】
２-［３,４,５‐トリス（１１'‐ヒドロキシウンデシロキシ）フェニル］‐５‐
カルボキシベンゾチアゾールの合成：
３,４,５‐トリス（１１'‐ヒドロキシウンデシロキシ）ベンズアルデヒド（６.６４ｇ、０.０１ｍｏｌ）および３‐メルカプト‐４‐アミノ安息香酸（１.６９ｇ、０.０１ｍｏｌ）を、５０ｍｌのＤＭＳＯを含む２５０ｍｌの三つ口丸底フラスコ内に加えた。混合物をＮ２の下に撹拌して溶液を形成し、２０時間にわたって１３０℃に加熱した。この混合液を５０ｍｌの水に注ぎ、その後３回にわたってＴＨＦを抽出した。有機相を合わせ、Ｎａ２ＳＯ４で乾燥した。濃縮の後、カラムを使用して残渣を分離し、３.４ｇの白色の固体を得た。融点は１００〜１０２℃であった。
【００４５】
２-［３,４,５‐トリス（１１'‐アクリロイロキシウンデシロキシ）フェニル］
‐５‐カルボキシベンゾチアゾールの合成：
窒素インレットおよび磁気撹拌器が装備された１００ｍｌの三つ口丸底フラスコ内のドライＴＨＦ（３０ｍｌ）内に、２［３,４,５‐トリス（１１'‐ヒドロキシウンデシロキシ）フェニル］‐５‐カルボキシベンゾチアゾール（１.５８ｇ、１.９２ｍｍｏｌ）を溶解させた。続いてこの溶液に、Ｎ,Ｎ'‐ジメチルアニリン（０.７３ｇ、６.０ｍｍｏｌ）および２,６,-ジ‐ｔ‐ブチル‐４‐メチルフェノール（ＢＨＴ、２ｍｇ）を加えた。この混合物を光のないところで０℃に維持しながら、塩化アクリロイル（０.５４ｇ、４８.５ｍｍｏｌ）を一滴ずつゆっくりと加えた。その後混合物を、室温において１８時間にわたって光のないところで撹拌した。反応が完了した後、メタノール（１ｍｌ）を加え、溶液を１.５ＭのＨＣｌ溶液（１５０ｍｌ）に注いだ。酢酸エチルを用いて３回にわたってこの溶液の抽出を行った。有機相を合わせ、無水Ｎａ２ＳＯ４で乾燥し、真空下において濃縮して淡青色の残渣を得た。カラムを使用してこの粗原料生成物を分離し、オフホワイトの粘着性の物質（１.５３ｇ、収率：８２.１％）を得た。
【００４６】
ナトリウム２-［３,４,５‐トリス（１１'‐アクリロイロキシウンデシロキシ）フ
ェニル］‐５‐カルボキシベンゾチアゾールの合成：
磁気撹拌器付きの２５０ｍｌの一口丸底フラスコ内のメタノール（７５ｍｌ）およびアセトン（７５ｍｌ）に、２［３,４,５‐トリス（１１'‐アクリロイロキシウンデシロキシ）フェニル］‐５‐カルボキシベンゾチアゾール（０.５９ｇ、６ｍｍｏｌ）を溶解させた。この懸濁液に、ゆっくりと２.４ｍｌの０.５２ＭのＮａＯＨをメタノール溶液として加えた。添加が終わり均質の溶液が形成されると、その後その溶液を、さらに光のないところで１時間にわたって撹拌した。その後、真空中で溶剤を除去し、粘着性の白い固体が得られた。
【００４７】
カドミウム２-［３,４,５‐トリス（１１'‐アクリロイロキシウンデシロキシ）フ
ェニル］‐５‐カルボキシベンゾチアゾールの合成：
２５０ｍｌのエルレンマイヤー・フラスコ内において、塩化カドミウム（６８ｍｇ、０.２９ｍｍｏｌ）をエタノール（１０ｍｌ）および水（１０ｍｌ）に溶解させた。この塩化カドミウム溶液内に、強く撹拌しながら、ナトリウム２［３,４,５‐トリス（１１'‐アクリロイロキシウンデシロキシ）フェニル］‐５‐カルボキシベンゾチアゾール（０.５８ｍｍｏｌ）のエタノール溶液をゆっくりと一滴ずつ加えた。この添加が進むに従って溶液が曇り始めた。混合物を、光のないところで５時間にわたり窒素下において撹拌した。この混合物を、飽和水性ＮａＣｌ溶液、次いで脱イオン水を用いて洗い、無水硫酸ナトリウムで乾燥した。真空中で溶剤を除去し、淡黄色の固体を得た。
【００４８】
カドミウム２-［３,４,５‐トリス（１１'‐アクリロイロキシウンデシロキシ）フ
ェニル］‐５‐カルボキシベンゾチアゾールのリオトロピック液晶逆ヘキサゴナル
相の調製：
逆ヘキサゴナル相は、８０／１０／１０（ｗ／ｗ／ｗ）のカドミウム２-［３,４,５‐トリス（１１'‐アクリロイロキシウンデシロキシ）フェニル］‐５‐カルボキシベンゾチアゾール／蒸留水／ｐ‐キシレンを、窒素雰囲気の下に４０ｍｌの傾斜付き遠心チューブ内において混合することによって作った。結果として得られた混合物を密封し、１５分間、２８００ｒｐｍで遠心し、スパチュラを用いて手作業で混合した後、１５分間超音波浴内に置いた。この手続きをさらに１回繰り返した。この後、結果として得られた淡青色のペーストを、光のないところで１２時間にわたり静止窒素雰囲気の下において室温で平衡させた。得られた生成物を、偏光顕微鏡および低角Ｘ線回折を用いて特性決定した。
【００４９】
Ｃｄ‐ＬＬＣ高分子の調製：
平衡されたＬＬＣ相の小球をガラス顕微鏡スライド上に置き、別のスライドを用いて軽くカバーした。この軽くサンドウィッチしたサンプルを、瞬間的に炉内に配置して９０℃に加熱した。ＬＬＣサンプルが溶融し始め、透明の等方性流体になるとすぐに、熱を迅速に除去し、スライドを互いに加圧して流体を薄膜にした。それに続いてサンプルを室温まで冷却した後、１時間にわたって窒素雰囲気中においてＵＶ光（３６５ｎｍ）またはレーザにさらした。スライドを分け、針先を用いて薄膜を取り出し、透明の柔軟なそれ自体で立つことのできる薄膜を得た。
【００５０】
ＣｄＳ‐ＬＬＣ高分子の調製：
カドミウム‐ＬＬＣ‐高分子の薄膜サンプルを、アウトレット付きの密閉チャンバ内においてＨ２Ｓ蒸気にさらした。
【００５１】
電極へのＣｄＳ‐ＬＬＣ高分子の貼り付け：
ＣｄＳ‐ＬＬＣ高分子の薄膜を乾燥した。図１に略図的に示されているような態様で薄膜が電極間に配置されるようにＩＴＯ電極を基板に接着し、その電極にＣｄＳ‐ＬＬＣ高分子の薄膜を接着した。
【００５２】
以上の説明のとおりに作られた光導電セルは、異なる印加電位について、セルによって生成される電流を測定することによって特性を決定した。最初に、暗状態で測定を行った後、１５ｍＷおよび５０ｍＷのキセノン・ランプを使用し、ＵＶ／可視照明の下に測定を行った。図４に示されているとおり、１５ｍＷによってセルを照明したとき、（無照明と比較して）電流は実質的に変化しなかった。しかしながら、５０ｍＷを用いてセルを照明したときには、より大きな電流が観察された。
【００５３】
参考文献
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【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】本発明を具体化する光電セルの概略図である。
【図２】図１に示した光電セルの一部を形成するナノワイヤおよび高分子チューブ構造の概略図である。
【図３】構造の組み立てを例示した概略図である。
【図４】本発明の一実施態様の電流‐電圧特性を示したグラフである。
【符号の説明】
【００５５】
１  ガラス基板
２  第１の透明電極；第１の透明のインジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）電極
３  第２の透明のＩＴＯ電極
４  ナノワイヤ；半導体ナノワイヤ
５  チューブ；高分子チューブ；有機高分子チューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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2005531924.tif 000008
2005531924.tif 000009