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Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines
superlangen, konjugierten Polymers. Verfahren zur
Polymerisation von Diacetylenverbindungen sind bekannt und sind dem
Journal of Polymer Science: Polymer Letters Edition, Band
16, 1978, John Wiley and Sons Inc., New York, D. Day et al.
"Polymerisation of diacetylene carbonic acid monolayers at
the gas water interface", Seiten 205 - 210, beschrieben.
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Es ist bekannt, ein Diacetylenderivat in der festen Phase zu
polymerisieren, um ein Produkt mit einer einzigen Hauptkette
mit einer π-Elektronen-konjugierten Bindung zu bilden,
welches ein Polydiacetylen-Polymer ist. Da dieses Polymer
elektrische Leitfähigkeit und nicht-lineare optische
Eigenschaften besitzt, ist es intensiv als Material untersucht
worden, welches für optische und elektronische Zwecke
brauchbar ist.
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Wenn ein Diacetylenderivat, welches sowohl hydrophobe als
auch hydrophile Gruppen besitzt, polymerisiert wird, kann
ein monomolekularer Film auf einer Wasseroberfläche gebildet
werden, so daß ein aufgebauter Film (build-up film) durch
das Langmuir-Blodgett(LB)-Verfahren hergestellt werden kann.
Das LB-Verfahren ist eine wichtige Methode bei der
Entwicklung von molekularen Vorrichtungen, welche die Funktionen im
Molekül selbst haben. Nach dem LB-Verfahren kann ein
monomolekularer Film in der Größenordnung von einigen 10 Ångström
hergestellt werden, und ein aufgebaute Film davon kann
leicht erhalten werden (1 Ångström ist 10&supmin;¹&sup0;m).
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Zahlreiche Arbeiten sind über das Polymerisationsverfahren
von LB-Film unter Verwendung von Diacetylenderivaten
durchgeführt worden. In jüngster Zeit wurde gefunden, daß die
Photoreaktivität von Diacetylenderivaten weitgehend von der
Anordnung der Diacetylengruppe abhängt. Da die Rolle der
Seitenkettengruppe für die molekulare Anordnung von
Bedeutung ist, ist die Photoreaktivität spezifisch an
Diacetylenderivaten mit verschiedenen Seitenkettengruppen untersucht
worden
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Andererseits ist bei vielen Polydiacetylenderivat-LB-Filmen
die Forschung auch auf den Phasenübergang konzentriert
worden, da die Farbe sich aufgrund von Wärme, Druck oder
ultravioletten Strahlen in dramatischer Weise von Blau nach
Rot verändert.
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Dennoch ist immer noch vieles über die Photoreaktivität von
Diacetylenderivat-LB-Filmen nicht bekannt. Ferner ist die
Beziehung zwischen der molekularen Dichte oder molekularen
Anordnung und der Photoreaktivität im Zustand des
monomolekularen Films nicht untersucht. Auch ist ein geradkettiges
Polydiacetylen mit superhohem Molekulargewicht mit
durchgehend konjugierten Bindungen noch nicht hergestellt worden.
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Wir haben an einem monomolekularen Film gearbeitet, der auf
einer Wasseroberf läche gebildet wurde, d. h. einem
Langmuir(L)-Film und haben eine Methode entwickelt, die in
der Lage ist, Utraviolettspektren und andere in Echtzeit
optisch zu messen, während die π-A Kurve verfolgt wird. Wir
haben die Beziehung zwischen der Photoreaktivität gegenüber
Ultraviolettbestrahlung eines Diacetylenderivat-L-Films und
der molekularen Dichte oder molekularen Anordnung genau
untersucht und haben auch die Photoreaktivität eines bei einer
typischen molekularen Konzentration aufgebauten Diacetylen-
L-Films untersucht. Durch diese Arbeiten haben wir entdeckt,
daß die Photopolymerisation von LB-Film oder Kristallen von
Diacetylenderivaten eine Verbindung mit nur geringem
Molekulargewicht erzeugen kann, da die molekulare Fläche zum
Zeitpunkt der Polymerisation erheblich kontrahiert ist. Mit
anderen Worten, haben wir gefunden, daß, wenn das
Diacetylenderivat als LB-Film oder als Kristalle
photopolymerisiert
wird, es unmöglich ist, ein geradkettiges
organisches Diacetylenpolymer mit einer durchgehenden konjugierten
Bindung, mit einem superhohen Molekulargewicht und
ausgezeichneter Leitfähigkeit herzustellen.
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Doch ist es uns nun infolge von weiteren Arbeiten gelungen,
Polydiacetylen mit einer durchgehenden konjugierten Bindung
herzustellen, wobei das Polymer geradkettig ist und ein
superhohes Molekulargewicht hat (d. h. ein superlanges
konjugiertes Polymer). Wir haben weiterhin entdeckt, daß ein
Polydiacetylen mit einer viel längeren konjugierten Bindung
erhalten werden kann, wenn eine Gleichstromvorspannung in
Richtung der Wasseroberfläche zum Zeitpunkt der
Photopolymerisation angelegt wird.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum
Herstellen eines superlangen konjugierten Polymers zur
Verfügung gestellt, umfassend die Schritte:
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Ausbreiten einer Lösung einer Substanz mit einer
Diacetylengruppe in einem organischen Lösungsmittel auf einer
wässrigen Unterphase und Verdampfen des organischen
Lösungsmittels;
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Sammeln von Molekülen der Substanz mit der Diacetylengruppe,
die auf der wässrigen Unterphase verbleiben, durch Bewegen
einer Barriere in einer Richtung parallel zu der Oberfläche
der wässrigen Unterphase; und
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Polymerisieren durch Lichtbestrahlung unter einem bestimmten
konstanten Oberflächendruck.
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Vorzugsweise wird vor der Bestrahlung unter einem bestimmten
Oberflächendruck ein elektrisches Gleichstromfeld in einer
Richtung parallel zu der Wasseroberfläche angelegt, und dann
wird die Lichtbestrahlung durchgeführt, um den
monomolekularen
Film zu polymerisieren. Ein anorganisches Salz kann in
dem Wasser eingeschlossen sein.
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Durch Photopolymerisieren, während ein Oberflächendruck auf
den L-Film des Diacetylenderivats, das auf der
Wasseroberfläche ausgebreitet ist, angelegt wird, wird die Kontraktion
der molekularen Fläche zum Zeitpunkt der Photopolymerisation
kompensiert, so daß ein Polydiacetylen mit superhohem
Molekulargewicht mit einer durchgehenden konjugierten Bindung,
welches geradkettig ist, hergestellt werden kann. Mit
anderen Worten werden durch Komprimieren der in einem
monomolekularen Zustand angeordneten Diacetylenmoleküle stets mit
einem konstanten Druck Lücken, die in der molekularen
Kontraktion zum Zeitpunkt der Photopolymerisation erzeugt
wurden, aufgefüllt, um die Bedingungen aufrechtzuerhalten,
unter denen die Photopolymerisationsreaktion des
Diacetylenmonomers kontinuierlich vorangeht, so daß ein Polydiacetylen
mit superhohem Molekulargewicht mit durchgehend konjugierten
Bindungen und einer geraden Kette erhalten werden kann.
Darüber hinaus wird durch Sammeln der
Diacetylenderivatmoleküle auf der Wasseroberfläche in Richtung der Oberfläche und
gegebenenfalls durch Anlegen einer Gleichstromvorspannung in
Richtung der Oberfläche zum Zeitpunkt der
Photopolymerisation die Anordnung der Monomeren verbessert und ein
Polydiacetylen mit einer längeren konjugierten Bindung wird
verwirklicht.
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Durch das Verfahren dieser Erfindung kann ein
Polydiacetylenpolymer, welches eine ausgezeichnete Leitfähigkeit
hat, mit hoher Effizienz hergestellt werden. Gemäß diesem
Verfahren ist es theoretisch möglich, Polydiacetylen mit
superhohem Molekulargewicht mit einer geraden Kette und einer
durchgehenden Länge von konjugierten Bindungen von einigen
zehn Zentimetern oder sogar mehreren Metern herzustellen.
Durch Optimieren der Art des Diacetylenderivatmonomers oder
der Herstellungsbedingungen kann es auch möglich sein, einen
organischen Superleiter ohne Kühlung durch Einsatz dieses
Verfahrens herzustellen.
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Damit die Erfindung besser verstanden werden kann, wird auf
die beigefügten Abbildungen verwiesen, worin:
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Fig. 1 eine schematische Abbildung eines photometrischen
Mehrkanalsystems zur Bestimmung eines L-Films ist,
welches in den Versuchen dieser Erfindung
verwendet wurde;
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Fig. 2 eine schematische Abbildung des Strahlengangs in
der Nähe der L-Film-Probe ist;
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Fig. 3 ein Diagramm ist, welches den Verlauf einer π-A-
Kurve eines typischen PDA-L-Films zeigt;
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Fig. 4 ein Diagramm ist, welches den Verlauf einer π-A-
Kurve aufgrund von Lichtbestrahlung eines PDA-L-
Films auf der Oberfläche eines Wassers mit hoher
Salzkonzentration zeigt;
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Fig. 5 ein Diagramm ist, das den Verlauf einer π-A-Kurve
aufgrund von Lichtbestrahlung eines PDA-L-Films
auf der Oberfläche von Wasser mit niedriger
Salzkonzentration zeigt;
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Fig. 6 ein Diagramm ist, das den Verlauf der π-A-Kurve
aufgrund von Lichtbestrahlung eines PDA-L-Films
auf der Oberfläche von reinem Wasser zeigt;
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Fig. 7 ein Diagramm ist, das die Änderung des
Oberflächendrucks aufgrund von Lichtbestrahlung eines
PDA-L-Films auf der Oberfläche von Wasser mit
einer hohen Salzkonzentration zeigt;
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Fig. 8 ein Diagramm ist, das die Änderung des
Oberflächendrucks aufgrund von Lichtbestrahlung eines
PDA-L-Films auf der Oberfläche von Wasser mit
niedriger Salzkonzentration zeigt;
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Fig. 9 ein Diagramm ist, das die Änderung des
Oberflächendrucks aufgrund von Lichtbestrahlung eines
PDA-L-Films auf der Oberfläche von reinem Wasser
zeigt;
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Fig. 10 ein Diagramm ist, das die Änderung des
Absorptionsspektrums aufgrund von UV-Bestrahlung eines
PDA-L-Films mit niedriger Konzentration zeigt;
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Fig. 11 ein Diagramm ist, das die Änderung des
Absorptionsspektrums aufgrund von UV-Bestrahlung eines
PDA-L-Films niedriger Konzentration zeigt;
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Fig. 12 ein Diagramm ist, das die Änderung des
Absorptionsspektrums aufgrund von UV-Bestrahlung eines
PDA-L-Films hoher Konzentration zeigt;
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Fig. 13 ein Diagramm ist, das die Änderung des
Absorptionsspektrums aufgrund von UV-Bestrahlung eines
PDA-L-Films hoher Konzentration zeigt;
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Fig. 14, Teile (a) und (b) Diagramme sind, die Änderungen
des Oberflächendrucks und der Absorptionsstärke
aufgrund der Bewegung der Barriere des PDA-L-Films
auf der Oberfläche von Wasser mit hoher
Salzkonzentration zeigen [wobei Teil (a) die Änderung des
Oberflächendrucks aufgrund der Bewegung der
Barriere zeigt und Teil (b) die Änderung der
Absorptionsstärke bei 242 nm aufgrund der Bewegung der
Barriere zeigt];
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Fig. 15, Teile (a) und (b) Diagramme sind, die Änderungen
des Oberflächendrucks und der Absorptionsstärke
aufgrund der Bewegung der Barriere des PDA-L-Films
auf der Oberfläche von Wasser mit niedriger
Salzkonzentration zeigen [wobei Teil (a) die Änderung
des Oberflächendrucks aufgrund der Bewegung der
Barriere zeigt und Teil (b) die Änderung der
Absorptionsstärke bei 242 nm aufgrund der Bewegung
der Barriere zeigt];
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Fig. 16 ein Diagramm ist, das die Änderung des
Absorptionsspektrums aufgrund von UV-Bestrahlung eines
PDA-LB-Films niedriger Konzentration zeigt;
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Fig. 17 ein Diagramm ist, das die Änderung des
Absorptionsspektrums aufgrund von UV-Bestrahlung eines
PDA-LB-Films hoher Konzentration zeigt;
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Fig. 18 ein Diagramm ist, das die Änderung der Rate des
zurückbleibenden Films aufgrund von
Ultraviolettstrahlung eines PDA-LB-Films niedriger
Konzentration zeigt;
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Figur 19A-19C erläuternde Diagramme sind, welche
Anordnungsmodelle eines PDA-L-Films ohne Photoreaktion zeigen;
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Figuren 20A, B Diagramme sind, welche Photoreaktionsvorgänge von
PDA-L-Film niedriger Konzentration zeigen [wobei
Figur 20A den Polymerisationsvorgang durch
Ultraviolettstrahlen von PDA-L-Film zeigt und Figur 20B
den Zersetzungsvorgang durch Ultraviolettstrahlen
von Poly-PDA-L-Film zeigt].
Ausführliche Beschreibung der Erfindung
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Zunächst wird das Ergebnis des als vorbereitender Schritt
der Erfindung durchgeführten Experiments erörtert. Die in
diesem Experiment verwendete Probe ist Pentacosadiinsäure
(CH&sub3;(CH&sub2;)&sub1;&sub1; - C C - C - C - (CH&sub2;)&sub8;COOH; PDA), welches ein
Diacetylenderivat ist. Zuerst wurde, um die Photoreaktivität
von PDA zu überprüfen, das folgende Experiment durchgeführt.
Zur Bestimmung der Photoreaktivität des L-Films und das
Aufbauen des LB-Films wurde "Joyce Label Trough IV (Fig. 1)"
verwendet und das Experiment wurde in einem Reinraum der
Klasse 100 unter gelbem Licht, welches Licht von 500 nm oder
weniger ausschloß, durchgeführt. Zu diesem Zeitpunkt war die
Temperatur des Reinraums auf 23 ± 1ºC und die Feuchtigkeit
auf 40 ± 5 % eingestellt. Ein LB-Film mit 25 Schichten wurde
aufgebaut und während der Aufbau voranschritt wurde die Art
des Aufbaus von der Z-Abscheidung zur Y-Abscheidung etwa ab
der zehnten Schicht geändert. Das beim Aufbau des LB-Films
verwendete Substrat war ein Si-Substrat, das als Oxidfilm
mit 3 Inch (7,6 cm) Durchmesser vor der Verwendung
abgeschieden wurde. Die bei der Photoreaktion und der Messung
des Spektrums verwendete Lichtquelle ist eine Deuteriumlampe
mit 200 W, die in Wasser gekühlt wird, um die Stabilität
beizubehalten. Die Beleuchtungsstärke wurde stets auf 0,05
mW/cm² eingestellt. Zur Messung der Photoreaktivität des L-
Films wurde ein neues, direktes photometrisches System
entwickelt, wobei ein Multikanalspektralphotometer 1, wie es
in Figur 1 gezeigt ist, verwendet wurde
(Multikanalspektralphotometer MCPD-110A; Otsuka Electronics
Co., Ltd.), mit Verweis auf einen Bericht von H. Gruninger
et al. in J. Chem. Phys. 79 (8), 3701-3710, 15. Oktober
1983. Ein Hauptmerkmal dieses Systems ist, daß das Spektrum
oder die Intensität der Lichtabsorption in Echtzeit gemessen
werden kann, während die π-A-Kurve des L-Films durch den
Monitor TV 2 verfolgt wird. Das von der Deuteriumlampe 3
erhaltene UV-Licht wird an einem Ende eines Y-förmigen
Lichtleiters (z. B. einer optischen Faser) 4 eingeleitet,
und das von einem Spiegel 5 in dem Wasser reflektierte und
zurückkehrende Licht wird durch das
Mehrkanalspektralphotometer 1 gemessen und in einem Personalcomputer 6 verarbeitet
und durch einen Plotter 7 ausgegeben. Figur 2 ist eine
schematische Darstellung des Strahlengangs in der Nähe des
L-Films. Wie in Figur 2 gezeigt, wird das Eingangslicht
(Io), welches das Ende 10 der optischen Faser als
Lichtleiter 4 verläßt, in drei Teile an der Grenzfläche des L-Films
und der Wasseroberfläche geteilt, d. h. das Licht (Ia),
welches von dem monomolekularen Film absorbiert wird, das Licht
(Ir), welches durch die Grenzfläche reflektiert wird, und
das Licht (It), welches durch die Grenzfläche hindurchgeht
und an dem Al-Spiegel reflektiert wird und zurückkehrt.
Tatsächlich wird deshalb das Licht Ir + It gemessen und durch
Berechnen der Differenz von Io und Ir + It bei jeder
Wellenlänge kann das Absorptionsspektrum des L-Films gemessen
werden. Unterdessen ist vorgesehen, daß der L-Film auf der
Wasseroberfläche komprimiert und in Richtung der
Wasseroberfläche mittels der Barriere 7A unter Druck gesetzt wird. Eine
Ultraviolettlichtlampe 8 dient zur Photopolymerisation des
L-Films.
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Um die Wirkung von Unterschieden der molekularen Dichte und
molekularen Anordnung auf die Photoreaktivität des PDA-L-
Films aufzufinden, wurde die π-A-Kurve des L-Films gemessen,
indem die Salzkonzentration und der pH der wässrigen
Unterphase variiert wurden. Drei typische π-A-Kurven sind in
Figur 3 gezeigt. Änderungen der π-A-Kurven, wenn die PDA-L-
Filme unter typischen, individuellen Bedingungen (durch die
Punkte A, B, C, D, E in Figur 3 angezeigt) mit
ultraviolettem Licht über die gesamte Oberfläche fünf Minuten lang
bestrahlt wurden, sind in den Figuren 4, 5 und 6 gezeigt. In
den Figuren 4 und 5 überschneiden sich zwei π-A-Kurven, die
mit ultraviolettem Licht bestrahlt sind, an den Punkten A
und B, und den Punkten C und D. In Figur 6 überschneidet
sich die π-A-Kurve, die mit ultraviolettem Licht bestrahlt
ist, am Punkt E und die π-A-Kurve ohne Bestrahlung. Wie in
den Figuren 5 und 6 gezeigt ist, wurde in dem PDA-L-Film
niedriger Konzentration die Molekülfläche durch
Photopolymerisation signifikant verringert. Entsprechend wurde, um
weiter klarzustellen, daß die Molekülgröße durch
Photopolymerisation verringert ist, unter individuellen Bedingungen
(durch die Punkte A, B, C, D, E in Figur 3 angezeigt) die
Barriere zum Komprimieren des PDA-L-Films festgesetzt und
die gesamte Oberfläche wurde mit ultraviolettem Licht
bestrahlt. Die Änderungen des Oberflächendrucks zu diesem
Zeitpunkt sind in den Figuren 7, 8 und 9 gezeigt. Wie in den
Figuren 7 und 8 gezeigt ist, wurde ein großer Unterschied
der Photoreaktivität zwischen dem PDA-L-Film hoher
Konzentration (Punkt A) und dem PDA-L-Film niedriger Konzentration
(Punkt D) festgestellt. Unterdessen wurde zwischen dem Punkt
D in Figur 8 und dem Punkt E in Figur 9 ein großer
Unterschied der Änderung des Oberflächendrucks festgestellt, aber
am Punkt D in Figur 5 und Punkt E in Figur 6 wurde eine
ähnliche Kontraktion der Molekülfläche beobachtet. Dieser
Unterschied scheint daher zu kommen, daß der PDA-L-Film bei
dem Photopolymerisationsvorgang zerstört wurde, weil die
Beschaffenheit der wässrigen Unterphase des PDA-L-Films in
Figur 6 reines Wasser ist.
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Ferner sind an zwei typischen Punkten (A, D) Änderungen des
Spektrums des PDA-L-Films aufgrund von
Ultraviolettbestrahlung in den Figuren 10, 11, 12 und 13 gezeigt. Diese
Spektren zeigen die Änderung der Absorptionspektren aufgrund der
Photoreaktion des monomolekularen Films auf der
Wasseroberfläche. Die Figuren 11 und 13 sind teilweise vergrößerte
Ansichten der Figuren 10 und 12 und in beiden Diagrammen
werden Absorptionspeaks bei 242 und 255 nm festgestellt. Wie
in Figur 11 gezeigt ist, verschwinden in dem PDA-L-Film
niedriger Dichte im Verlauf der Ultraviolettbestrahlung zwei
Absorptionspeaks. Diese Absorptionen stimmen mittlerweile
sehr gut mit dem Wirkungsspektrum überein, das von B. Tieke
et al. in Chemistry Edition, Band 17, 1631-1644, 1979
beschrieben ist. Im Gegensatz dazu ergibt sich in dem PDA-L-
Film hoher Dichte, wie er in Figur 13 gezeigt ist, selbst
bei den gleichen Bestrahlungsbedingungen beinahe keine
Änderung des Peaks der Absorptionsbande. Der Unterschied bei
der Photopolymerisation dieser beiden PDA-L-Filme kann
weiter in den Figuren 10 und 12 bestätigt werden. Das heißt,
bei dem PDA-L-Film niedriger Dichte (Figur 10) tritt eine
neue Ansorption bei 400 nm oder mehr im Verlauf der
Ultraviolettbestrahlung auf, aber diese wird überhaupt nicht bei
dem PDA-L-Film festgestellt. Im allgemeinen heißt es, daß
die Absorption im Bereich des sichtbaren Lichts von 400 nm
oder mehr die Absorption von Polydiacetylen oder
Polybutatrien ist, aber in dem L-Film hoher Dichte wird diese
Absorption bei Bestrahlung mit ultraviolettem Licht überhaupt
nicht beobachtet. Deshalb wird angenommen, daß die
Polymerisation des PDA-L-Films überhaupt nicht hervorgerufen wird.
Es ist aus der π-A-Kurve, die in Figur 3 gezeigt ist,
offensichtlich, daß die Ursache für einen solchen Unterschied der
Photoreaktivität in dem Unterschied der molekularen Dichte
oder der molekularen Anordnung bei jedem Oberflächendruck
liegt. Mit anderen Worten können, wenn die Anordnung von
Molekülen des PDA-L-Films verschieden ist, die gleichen
Ultraviolettbestrahlungsbedingungen nicht immer zu
Photopolymerisationsreaktion des PDA-L-Films beitragen.
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Andererseits wurde, wie in den Figuren 3, 7 und 8 gezeigt,
selbst im gleichen Zustand hoher Dichte ein leichter
Unterschied der Photoreaktivität zwischen dem Punkt A und C
festgestellt. Demgemäß wurden, um klar den Phasenzustand des
L-Films zu unterscheiden, insbesondere den Bereich des
Zusammenbruchs, Änderungen der Intensität der
Lichtabsorption des PDA-L-Films gleichzeitig mit der π-A-Kurvenmessung
auf der Wasseroberfläche gemessen, indem die Wellenlänge auf
242 nm festgesetzt wurde. Obwohl es nicht möglich war, durch
die π-A-Kurve allein eine klare Unterscheidung zu treffen,
kann der Bereich des Zusammenbruchs aufgrund der steilen
Änderung der Intensität der Lichtabsorption gemäß den Figuren
14 und 15 klar unterschieden werden. Indem der Unterschied
zwischen Punkt A und Punkt C in den Figuren 14 und 15
überprüft wurde, wurde ein perfekter fester Filmzustand am Punkt
A festgestellt, während ein Grenzbereich des Bereichs des
festen Films und des Zusammenbruchbereichs am Punkt C
festgestellt wurde. Das heißt, die Störung der molekularen
Anordnung, die am Punkt C in dem PDA-L-Film auftritt,
scheint die Ursache einer schwachen Photoreaktion trotz des
Bereichs hoher Konzentration zu sein.
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Darüber hinaus wurde, um zu sehen, ob die Photoreaktivität
des L-Films in dem LB-Film beibehalten wurde, die
Photoreaktivität des an den typischen Punkten A, D akkumulierten PDA-
LB-Films untersucht. Figur 16 zeigt die Änderungen der
Spektren aufgrund von UV-Bestrahlung des am Punkt D in Figur
3 aufgebauten PDA-LB-Films niederer Dichte, und Figur 17
zeigt die Änderung der Spektren aufgrund von UV-Bestrahlung
des am Punkt A in Figur 17 aufgebauten PDA-LB-Films. Diese
Absorptionen stimmen auch mit dem Wirkungsspektrum überein,
das von B. Tieke et al. (op. cit.) beschrieben wurde. Obwohl
leichte Änderungen in Figur 17 festgestellt werden, wird in
Figur 16 ein plötzlicher Abfall der Absorption in der ersten
Minute beobachtet. Deshalb ist offensichtlich, wie aus dem
Vergleich zwischen den Figuren 16 und 17 und den Figuren 11
und 13 klar ist, daß die molekulare Anordnung und molekulare
Dichte des PDA-L-Films zum Zeitpunkt des Aufbaus selbst in
dem PDA-LB-Film annähernd beibehalten werden. Nebenbei
bemerkt, ist in dem PDA-LB-Film hoher Dichte (Figur 17) die
Photoreaktion etwas verstärkt, was das Ergebnis einer
Störung der Anordnung zum Zeitpunkt des Aufbaus des LB-Films zu
sein scheint.
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Weiterhin wurden in dem PDA-LB-Film niederer Dichte Proben,
die verschiedenen Lichtmengen ausgesetzt waren, in Ethanol
getaucht und aufgelöst und die normalisierte zurückbleibende
Dicke des Films wurde aufgetragen, wie in Figur 18 gezeigt.
Dies ist das Ergebnis des Eintauchens in Ethanol nach dem
Bestrahlen des PDA-LB-Films mit fünfzig Schichten mit
Ultraviolettstrahlen. Die normalisierte zurückbleibende Dichte
des am Punkt D aufgebauten PDA-LB-Films nahm bei 40 bis 50
mJ/cm² zu und nahm ab, als die Bestrahlung stärker wurde. Es
wird folglich vorhergesagt, daß der PDA-LB-Film niedriger
molekularer Dichte durch Ultraviolettstrahlung polymerisiert
wird, wogegen der polymerisierte Poly-PDA-Film durch Licht
zersetzt wird. Andererseits blieb der am Punkt A aufgebaute
PDA-LB-Film bei allen belichteten Proben nicht erhalten.
Deshalb wurde trotz der Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen
fast keine Polymerisation festgestellt.
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Das obige Ergebnis beweist, daß der PDA-L-Film eine
Polydiacetylenbindung zum Polymerisieren nicht in dem
Photoreaktionsvorgang, wie in Figur 19A, B und C gezeigt, sondern in
dem Reaktionsvorgang, wie in Figur 2 gezeigt, d. h. bei
niedriger molekularer Dichte, erzeugt. Doch ist die in dem
Photopolymerisationsreaktionsvorgang erzeugte
Polydiacetylenbindung nicht so aktiv wie in dem
Polymerisationsvorgang, sondern sie ist instabil. Diese Tatsache wird
weiter durch die Tatsache bewiesen, daß die normalisierte
zurückbleibende Dicke bei übermäßiger Lichtbestrahlung null
wird (Figur 18). Mit anderen Worten wird die Zersetzung der
durch Polymerisation gebildeten Polydiacetylenbindung
gefördert, wenn sie mit Licht bestrahlt wird, nachdem sie
polymerisiert ist. Die Zersetzung durch Licht von Poly-PDA-L-Film
und LB-Film wird gezeigt, aber die Zersetzung an der
Dreifachbindung, wie in Figur 20 gezeigt, kann eintreten.
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Das heißt, die Photoreaktion des PDA-L-Films hängt stark von
der molekularen Anordnung oder Dichte der PDA-Moleküle ab.
In dem PDA-L-Film hoher Dichte ist die Photoreaktivität
niedrig, wogegen in dem PDA-L-Film niedriger Dichte
bestätigt worden ist, daß die photoreaktivität hoch ist. Wenn
jedoch der L-Film im Zustand niederer Dichte mit Licht
bestrahlt wurde, wurde eine sehr starke Verringerung der
Molekülgröße festgestellt. Diese Phänomene wurden in
ähnlicher Weise in dem LB-Film bestätigt.
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Deshalb ist im Zustand des LB-Films, da das Molekulargewicht
sich verringert, wenn die Photopolymerisation gefördert
wird, und die Polymerisation unterwegs unterbrochen wird, es
unmöglich, Polydiacetylen mit superhohem Molekulargewicht
herzustellen. Alle diese Ergebnisse zeigen an, daß eine
Photopolymerisation unter PDA-Molekülen durch UV-Bestrahlung
nur induziert wird, wenn der molekulare Abstand der
PDA-Moleküle eine geeignete Entfernung beträgt, so daß
Polydiacetylenbindungen gebildet werden. Es wurde auch
bestätigt, daß die Polydiacetylenbindung, wenn sie einmal
gebildet ist, zersetzt wird, wenn sie übermäßig mit Licht
bestrahlt wird.
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Auf der Grundlage der vorstehenden Ergebnisse wird eine der
Ausführungsformen dieser Erfindung im folgenden beschrieben.
Unter Verwendung des Trogs IV (Figur 1), der in dem
vorstehenden Experiment verwendet wurde, wurde ein PDA-L-Film auf
der Oberfläche einer wässrigen Lösung gebildet, welche auf
eine Salzkonzentration von 2,6 x 10&supmin;&sup4; und einen pH 5,6
eingestellt worden war, wobei ein PDA-L-Film niederer Dichte
gebildet wird. Das heißt, ein organisches Lösungsmittel,
welches PDA enthält (Chloroform), wurde ausgebreitet und
verdampft, und der auf der Unterphase verbleibende PDA-L-
Film wurde durch die Barriere 7 in Richtung der
Wasseroberfläche gesammelt. Und dann wurde die Photopolymerisation
etwa fünf Minuten lang unter Verwendung einer ultravioletten
Lampe 8 mit 0,05 mW/cm² versucht, wobei ein Oberflächendruck
von 20 (mN/m) angelegt wurde, wodurch ein Polydiacetylen mit
einem superhohen Molekulargewicht mit durchgehend
konjugierter Bindung und gerader Kette erfolgreich hergestellt wurde,
indem die Reduktion der Molekülfläche zum Zeitpunkt der
Photopolymerisation kompensiert wurde, das heißt der Abbruch
des Polymers aufgrund der Abnahme der molekularen Fläche zum
Zeitpunkt der Photopolymerisation verhindert wurde. Zu
diesem Zeitpunkt hat das erhaltene Polymer eine
Leitfähigkeit von vielen Siemens. Es ist auch bestätigt worden, daß
Polydiacetylen mit einer längeren konjugierten Bindungslänge
erhalten wird durch Anlegen einer Gleichstromvorspannung von
vielen Volt in Richtung der Wasseroberfläche, wenn die
Diacetylenderivatmoleküle auf der Wasseroberfläche in
Richtung der Oberfläche gesammelt werden oder wenn die
Photopolymerisation durchgeführt wird, da eine bessere molekulare
Anordnung erreicht werden kann. In diesem Fall ist es
besser, das elektrische Feld durch Anbringen einer Elektrode
direkt an Barriere anzulegen, oder es kann auch möglich
sein, es senkrecht zu der Richtung der Bewegung der Barriere
anzulegen.