電気伝導性と発光特性を兼ね備えた峡バンドギャップ配位高分子の開発
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22K05148
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 34010:Inorganic/coordination chemistry-related
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
大久保 貴志 近畿大学, 理工学部, 教授 (90322677)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 配位高分子 / 電気伝導性 / 発光特性 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では薄膜太陽電池への応用を目指し、電気伝導性と発光性を兼ね備えた峡バンドギャップ配位高分子を開発する。すなわち、半導体材料を薄膜太陽電池の活性層として活用し、高効率化を実現するためには、そのキャリア移動度とバンドギャップ制御に加えて、光励起によって生じた励起子が熱失活せずにドナー・アクセプター界面まで到達できる発光性材料を用いる必要がある。このような観点から合成された配位高分子はこれまでになく、本研究では高いキャリア移動度を示しなおかつ発光する峡バンドギャップ配位高分子を合成し、薄膜太陽電池へと応用することで、配位高分子における新たな研究領域の開拓を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
配位高分子は金属イオンが有機架橋配位子からなる無機・有機複合材料であり、本研究では電子デバイスへの応用を目的として、これまで様々な導電性配位高分子を合成してきた。今回特に、薄膜太陽電池への応用を目指し、電気伝導性と発光性を兼ね備えた峡バンドギャップ配位高分子を開発する。すなわち、半導体材料を薄膜太陽電池の活性層として活用し、高効率化を実現するためには、そのキャリア移動度とバンドギャップ制御に加えて、光励起によって生じた励起子が熱失活せずにドナー・アクセプター界面まで到達できる発光性材料を用いる必要がある。このような観点から合成された配位高分子はこれまでになく、本研究では高いキャリア移動度を示しなおかつ発光する峡バンドギャップ配位高分子を合成し、薄膜太陽電池へと応用することで、配位高分子における新たな研究領域の開拓を目指している。2022年度はフッ素を置換基として有するキノリン誘導体や1,5-Naphthyridineや4,7-Phenanthrolineなどの架橋配位子を用いて配位高分子を合成し、構造を決定した。その物性を評価した結果、これらはいずれも導電性と発光性を兼ね備えた配位高分子であった。特に、フッ素を置換基として有するキノリン誘導体を配位子として用いた配位高分子は、すり潰すことによって発光色が変化するメカノクロミック特性を示した。また、峡バンドギャップ配位高分子を合成するために、ジケトピロロピロールを骨格に有する配位子を合成した。この配位子と基板上に成膜したヨウ化銅(I)とを反応させることで、基板表面で直接配位高分子薄膜を作製し、有機薄膜太陽電池素子を作製したところ、配位子の吸収による光電変換を示すことを確認することができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度はフッ素を置換基として有するキノリン誘導体や1,5-Naphthyridineや4,7-Phenanthrolineなどの架橋配位子を用いて、導電性と発光性を兼ね備えた新たな配位高分子を合成し、その物性を評価することができた。特にフッ素を置換基として有するキノリン誘導体ではメカノクロミック特性を示すことを見いだしている。更に、峡バンドギャップ配位高分子を合成するために、ジケトピロロピロールを骨格に有する配位子を合成し、薄膜太陽電池への応用とその評価を行っている。このことから、本研究は当初の研究計画に基づき、概ね順調に進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はジケトピロロピロールなどの発光性を示すアクセプター骨格を含む様々な配位子を合成し、種々の配位高分子の合成を行っていく。合成した配位高分子については単結晶X線構造解析を行い、構造を明らかにしたうえで、その発光特性や電気伝導性、誘電性を明らかにする。更に、それらを用いた薄膜太陽電池素子を作製し、その光電変換特性を明らかにする。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
