JP2008235373A - 磁場応答性の分子性素子と磁場測定方法並びに磁場測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光励起により伝導性を示し、電荷再結合蛍光や電気抵抗が磁場の印加によっても変化する素子であって、任意に設定した強度の照射光の下で印加磁場の強さ:Bを下げていくとゼロでない有限の強さの磁場Baで次式で表わされる対磁場蛍光強度変化率:Rが極小値あるいは極大値Rmとなり、さらに下げると逆にRが上昇あるいは減少してゼロ磁場でゼロとなる性質を有することを特徴とする磁場応答性の分子性素子。
R=〔Φ(B)−Φ(0)〕/Φ(0)
〔Φ(B)は、予め設定した強度の照射光の下で、磁場の強さ:Bの時の蛍光発光強度あるいは抵抗を示し、Φ(0)は、同じ照射光の下で、ゼロ磁場の時の蛍光発光強度あるいは抵抗を示す。〕
【選択図】図1
Description
J.AM.CHEM.SOC.2003,125,4722−4723 J.Phys.Chem.B.2005,109,8707−8717
ここで、Φ(B)は、磁場の強さ:Bの時の蛍光発光強度あるいは抵抗を示し、Φ(0)は、ゼロ磁場の時の蛍光発光強度あるいは抵抗を示す。
縦軸:対磁場抵抗あるいは再結合蛍光強度の変化率:R(単位%)を示している。
Rm:磁場BaにおけるRの極大値あるいは極小値
BR :Rが0となるゼロ磁場以外の磁場
Bb:本発明で有意義な特性曲線を得られる磁場の上限。
<1>Baが±0.5mT付近でRが±0.03%以上の極小値あるいは極大値Rmとなること、
<2>このことは、周波数1Hz以上1000Hz以下、変調幅±0.5mT以下の変調磁場に対して発現されること、
<3>照射する光の強度が変化しても、Ba値およびRm値がほとんど、つまり実質的に変化しない、
こととして考慮される。
ただ、ここで測定しようとする磁場の強さが図1のBsの第一象限に示すように、0以上BR以下の場合、算出されるR値に対して二つのBs値が考えられることになる。すなわち、R値が0<R<Rmの範囲にある場合には、Bs値は0<Bs<Baの範囲にあることと、Ba<Bs<BRの範囲にあることが想定される。このため、このままではBs値はどちらの範囲にあるのか特定することができない。
また、芳香族高分子であるPVCzに電子受容体である1,3−ジシアノベンゼン(DCNB)を数mol%ドープした分子性素子の場合、
芳香族高分子であるPVCzに電子受容体であるテレフタル酸ジメチル(DMTP)を数mol%ドープした分子性素子の場合、
そして、芳香族高分子であるPVCzに電子受容体であるフラーレン(C60)を数mol%ドープした分子性素子の場合の各々についても、上記と同条件でほぼ同様の結果が得られた。
・高圧送電線から漏出している交流磁場の検出用
・電子レンジ等の生活用品から出ている電磁波の検出用
・血液における酵素抗体反応と磁気ビーズを用いた各種疾病診断等に必要な微弱磁場検出のための磁気センサー用
・体内埋め込み型医療機器における磁場検出用
・低レベル磁気情報の非接触型ヘッド用(紙幣、カード、磁気コード、等)
・地磁気検出型方位計
Claims (16)
- 光励起により伝導性を示し、電荷再結合蛍光や電気抵抗が磁場の印加によっても変化する素子であって、任意に設定した強度の照射光の下で印加磁場の強さ:Bを下げていくとゼロでない有限の強さの磁場Baで次式で表わされる対磁場蛍光強度変化率:Rが極小値あるいは極大値Rmとなり、さらに下げると逆にRが上昇あるいは減少してゼロ磁場でゼロとなる性質を有することを特徴とする磁場応答性の分子性素子。
R=〔Φ(B)−Φ(0)〕/Φ(0)
〔Φ(B)は、予め設定した強度の照射光の下で、磁場の強さ:Bの時の蛍光発光強度あるいは抵抗を示し、
Φ(0)は、同じ照射光の下で、ゼロ磁場の時の蛍光発光強度あるいは抵抗を示す。〕 - 電気抵抗が磁場の印加によって変化する素子であって、印加磁場の強さ:Bを下げていくとゼロでない有限の強さの磁場Baで次式で表わされる対磁場抵抗変化率:R’が極小値あるいは極大値R’mとなり、さらに磁場を下げると逆にR’が上昇してあるいは減少しゼロ磁場でゼロとなる性質を有することを特徴とする磁場応答性の分子性素子。
R’=〔Φ(B)−Φ(0)〕/Φ(0)
〔Φ(B)は、磁場の強さ:Bの時の抵抗を示し、
Φ(0)は、同条件下における、ゼロ磁場の時の抵抗を示す。〕 - Baが±0.5mT(ミリテスラ)付近でRが±0.03%以上の極小値あるいは極大値RmまたはR’mをとり、且つゼロ磁場でゼロとなることを特徴とする請求項1または2に記載の磁場応答性の分子性素子。
- 周波数1Hz以上1000Hz以下、変調幅±0.5mT以下の変調磁場に対して、Baが±0.5mT付近でRまたはR’が±0.03%以上の極小値あるいは極大値RmまたはR’mをとり、且つゼロ磁場でゼロとなることを特徴とする請求項1または2に記載の磁場応答性の分子性素子。
- 照射する光の強度が変化しても、Ba値およびRm値がほとんど変化しないことを特徴とする請求項1に記載の磁場応答性の分子性素子。
- 分子性素子が、芳香族低分子集合体あるいは芳香族高分子と電子受容体としての芳香族化合物とからなることを特徴とする請求項1に記載の磁場応答性の分子性素子。
- 芳香族高分子は、ヘテロ原子を有する炭素環または複素環化合物の高分子であって、電子受容体としての芳香族化合物は、電子吸引性基を有する炭素環または複素環化合物であることを特徴とする請求項6に記載の磁場応答性の分子性素子。
- 芳香族高分子がポリN−ビニルカルバゾル(PVCz)で、電子受容体
としての芳香族化合物が1,2,4,5−テトラシアノベンゼン(TCNB)であり、PVCzに対してTCNBを0.1〜10mol%ドープして成る素子であることを特徴とする請求項7に記載の磁場応答性の分子性素子。 - 芳香族高分子がポリN−ビニルカルバゾル(PVCz)で、電子受容体が1,3−ジシアノベンゼン(DCNB)であり、PVCzに対してDCNBを0.1〜10mol%ドープして成る素子であることを特徴とする請求項7に記載の磁場応答性の分子性素子。
- 芳香族高分子がポリN−ビニルカルバゾル(PVCz)で、電子受容体としての芳香族化合物がテレフタル酸ジメチル(DMTP)であり、PVCzに対してDMTPを0.1〜10mol%ドープして成る素子であることを特徴とする請求項7に記載の磁場応答性の分子性素子。
- 芳香族高分子がポリN−ビニルカルバゾル(PVCz)で、電子受容体としての芳香族化合物がフラーレン(C60)であり、PVCzに対してC60を0.1〜10mol%ドープして成る素子であることを特徴とする請求項7に記載の磁場応答性の分子性素子。
- 素子が薄膜であることを特徴とする請求項1から11のいずれかに記載の磁場応答性の分子性素子。
- 遮光状態あるいは光照射状態で、抵抗が磁場の印加によって変化する請求項1から12のいずれかに記載の磁場応答性の分子性素子によって磁場を測定することを特徴とする磁場測定方法。
- 照射する光の強度が変化してもBa値およびRm値がほとんど変化しない磁場応答性の分子性素子により、照射する光の設定強度を適宜選択することで抵抗や再結合発光強度を比例的に増減させ、以って測定する磁場の強さBのレンジを任意に切り換えられるようにすることを特徴とする請求項13に記載の磁場測定方法。
- 遮光状態あるいは光照射状態で、抵抗が磁場の印加によっても変化する請求項1から12のいずれかに記載の磁場応答性の分子性素子を磁場の検知手段の少くとも一部として備えていることを特徴とする磁場測定装置。
- 照射する光の強度が変化してもBa値およびRm値がほとんど変化しない磁場応答性の分子性素子を磁場の検知手段の少くとも一部として備え、照射する光の設定強度を適宜選択することで抵抗や再結合発光強度を比例的に増減させ、以って測定する磁場の強さBのレンジを任意に切り換えられるようにしたことを特徴とする請求項15に記載の磁場測定装置。
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