環状シロキサン部位を有するπ共役液晶の元素ブロック化による混合伝導体薄膜の作製

• Project Area: Creation of Element-Block Polymer Materials
• Project/Area Number: 15H00753
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Kagawa University
• Principal Investigator: 舟橋 正浩 香川大学, 工学部, 教授 (90262287)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000); Fiscal Year 2016: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000); Fiscal Year 2015: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
• Keywords: 液晶 / 混合伝導体 / ペリレンビスイミド / 電子輸送 / イオン伝導 / レドックス活性材料 / ドーピング / オリゴシロキサン / 液晶性半導体 / 液晶性混合伝導体 / 電子伝導 / イオン電導 / 開環重合 / ペリレンテトラカルボンサンビスイミド / ナノ相分離 / エレクトロクロミズム

Outline of Annual Research Achievements

有機電子機能材料においては、π電子共役系の凝集構造を適切にデザインするとともに、効率的なイオン伝導性を付与する事が必要である。効率的な電子伝導には結晶的な構造が必要であるが、イオン伝導に対しては、液体的な媒体が有利である。液晶材料でのナノ相分離を利用することにより、結晶的な構造と液体的な領域をナノメータースケールで集積する事が可能である。重合性のシクロテトラシロキサン環と電子活性なペリレンビスイミド部位、および、親イオン性のトリエチレンオキシド鎖を分子内に組み込んだ液晶性電子機能材料のエレクトロクロミズムとドーピングについて検討した。
重合性のシクロテトラシロキサン環と親水的なトリエチレンオキシド鎖をペリレンビスイミドに導入した液晶化合物を合成した。この化合物はダイマー型のカラムナー相を示した。親水的なトリエチレンオキシド鎖の相互作用のために、カラム構造内にイオン伝導が可能な層が形成されている事が興味深い。この化合物のスピンコート膜をトリフルオロメタンスルホン酸蒸気に暴露する事により重合・不溶化した薄膜は有機電解質溶液中でも薄膜状態を保持でき、負電圧を印加すると、可逆的なエレクトロクロミズムを示した。またこの化合物のスピンコート膜を亜ジチオン酸ナトリウム水溶液に浸す事により、ドーピングする事ができた。この化合物の薄膜は、水溶液に浸漬すると直ちにアニオンラジカルやジアニオンの生成を示唆する青紫色に変色した。それに対して、化合物3の薄膜は2時間浸漬しても変色が起こらなかった。この化合物においては、カラム構造内にイオン伝導層が形成されるため、還元性アニオン亜ジチオン酸アニオンが容易に薄膜内に浸透し、ペリレンコアが還元されるものと考えられる。トリエチレンオキシド鎖の代わりにアルキル鎖を導入した化合物では、還元性アニオンが膜内に浸透しないため、ドーピングができなかった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Anisotropic electrical conductivity of n-doped thin films of polymerizable liquid-crystalline perylene bisimide bearing a triethylene oxide chain and cyclotetrasiloxane rings (2017)
  • Author(s): Masahiro Funahashi
  • Journal Title: Materials Chemistry Frontier Volume: 1 Issue: 6 Pages: 1137-1146
  • DOI: 10.1039/c6qm00263c
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Integration of electro-active π-conjugated units in nanosegregated liquid-crystalline phases, (2017)
  • Author(s): Masahiro Funahashi
  • Journal Title: Polymer Journal Volume: 49 Issue: 1 Pages: 75-83
  • DOI: 10.1038/pj.2016.91
  • NAID: 40021031259
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Dipole-Driven Self-Organization of Liquid-Crystalline N-Heteroacene Derivatives Showing Redox-Properties, (2017)
  • Author(s): Kyosuke Isoda, Ippei Kawamoto, Atsushi Seki, Masahiro Funahashi, Makoto Tadokoro
  • Journal Title: ChemistrySelect Volume: 2 Issue: 1 Pages: 300-303
  • DOI: 10.1002/slct.201601908
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Transport of ions and electrons in nanostructured liquid crystals (2017)
  • Author(s): Takashi Kato, Masafumi Yoshio, Takahiro Ichikawa, Bartolomeo Soberats, Hiroyuki Ohno, Masahiro Funahashi
  • Journal Title: Nature Reviews Materials Volume: 2 Issue: 4 Pages: 17001-17001
  • DOI: 10.1038/natrevmats.2017.1
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] In-situ polymerization of liquid-crystalline thin films of electron-transporting perylene tetracarboxylic bisimide bearing cyclotetrasiloxane rings (2016)
  • Author(s): K. Takenami, S. Uemura, M. Funahashi
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 6 Issue: 7 Pages: 5474-5584
  • DOI: 10.1039/c5ra23518a
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Liquid-crystalline perylene tetracarboxylic bisimide derivative bearing trisiloxan-2-yl moieties: Influence on mesomorphic property and electron transport (2016)
  • Author(s): M. Funahash, N. Takeuchi, A. Sonoda
  • Journal Title: RSC Advances Volume: 6 Issue: 22 Pages: 18703-18710
  • DOI: 10.1039/c5ra23119a
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Nanostructure formation based on the functionalized side chains in liquid-crystalline heteroaromatic compounds (2016)
  • Author(s): A. Seki, M. Funahashi
  • Journal Title: Heterocycles Volume: 92 Issue: 1 Pages: 3-30
  • DOI: 10.3987/rev-15-827
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Ferroelectric liquid-crystalline semiconductors based on a phenylterthiophene skeleton: Effect of introduction of oligosiloxane moieties and photovoltaic effect (2015)
  • Author(s): Y. Funatsu, A. Sonoda, M. Funahashi
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry C Volume: 3 Issue: 9 Pages: 1982-1993
  • DOI: 10.1039/c4tc01690d
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Design of Liquid Crystals: From George Gray’s Nematic Molecules to Thiophene-based π-Conjugated Molecules (2015)
  • Author(s): M. Funahashi, T. Kato
  • Journal Title: Liquid Crystals Volume: 42 Pages: 909-917
  • DOI: 10.1080/02678292.2015.1025876
  • Peer Reviewed
• [Presentation] In situ酸蒸気誘起重合による液晶性混合伝導体薄膜の不溶化とイオン透過膜への展開 (2017)
  • Author(s): 舟橋正浩
  • Organizer: 膜工学サロン
  • Place of Presentation: 神戸大学先端膜工学推進機構
  • Invited
• [Presentation] Soft matter electronics based on nanosegregated π-conjugated liquid crystals (2016)
  • Author(s): M. Funahashi
  • Organizer: Matcon 2016 (International Conference on Materials for Millennium
  • Place of Presentation: Kochi, India
  • Year and Date: 2016-01-14
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Redox-active liquid-crystalline polymer thin films with nanosegregated structures based on perylene bisimide bearing cyclotetrasiloxane rings (2016)
  • Author(s): Masahiro Funahashi
  • Organizer: International Meeting on Information Displays (IMID) 2016
  • Place of Presentation: ICC, Jeju, Korea
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 結晶的な構造と液体的な構造をナノメータースケールで集積する-ナノ相分離型液晶性電子機能材料- (2016)
  • Author(s): 舟橋正浩
  • Organizer: 第25回有機結晶シンポジウム
  • Place of Presentation: 京都大学、京都市
  • Invited
• [Presentation] In situ ring-opening polymerization of liquid-crystalline electronic functional materials bearing polymerizable cyclotetrasiloxane rings in thin film states (2016)
  • Author(s): Masahiro Funahashi, Kaede Takenami
  • Organizer: International Liquid Crystal Conference 2016
  • Place of Presentation: Kent State University, Kent, Ohio
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Liquid-Crystalline Phthalocyanine Derivatives Bearing Oligosiloxane Moieties:Stabilization of Columnar Phases by Nanosegregation (2016)
  • Author(s): Ryutaro Yamaoka, Masahiro Funahashi
  • Organizer: International Meeting on Information Displays (IMID) 2016
  • Place of Presentation: ICC, Jeju, Korea
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Functionalization of polymerizable liquid crystalline semiconductors based on nanosegregation (2015)
  • Author(s): M. Funahashi
  • Organizer: Pacifichem 2015
  • Place of Presentation: Honolulu, USA
  • Year and Date: 2015-12-15
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ナノ相分離型液晶性電子機能材料の高分子化と電子・電気化学機能 (2015)
  • Author(s): 舟橋正浩
  • Organizer: 高分子学会東海支部講演会
  • Place of Presentation: 名古屋
  • Year and Date: 2015-12-05
  • Invited
• [Presentation] Electronic functions of liquid-crystalline dyes bearing cyclic organosiloxane moieties (2015)
  • Author(s): M. Funahashi
  • Organizer: The 7th East Asia Symposium on Functional Dyes and Advanced Materials (EAS-7)
  • Place of Presentation: Sakai, Japan
  • Year and Date: 2015-09-02
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] In situ polymerization of liquid crystalline semiconductors bearing cyclotetrasiloxane rings (2015)
  • Author(s): M. Funahashi
  • Organizer: International Meeting on Information Displays 2015
  • Place of Presentation: Daegu, Korea
  • Year and Date: 2015-08-18
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 環状シロキサン部位を有する液晶性半導体の重合薄膜の作製と電子機能 (2015)
  • Author(s): 舟橋正浩
  • Organizer: 高分子学会東海支部講演会「機能化・高性能化を目指した液晶・高分子材料の設計と構造制御」
  • Place of Presentation: 岐阜
  • Year and Date: 2015-08-07
  • Invited
• [Book] 「オリゴシロキサン鎖を活用した重合性ナノ相分離型液晶性半導体」中條善樹監修「元素ブロック材料の創出と応用展開」 (2016)
  • Author(s): 山岡龍太郎、舟橋正浩
  • Total Pages: 300
  • Publisher: シーエムシー出版
• [Book] 自己組織化マテリアルのフロンティア (2015)
  • Author(s): 舟橋正浩（分担執筆）
  • Total Pages: 300
  • Publisher: フロンティア出版
• [Remarks] Funahashi Laboratory Top Page
  • URL: http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~m-funa/Funahashi_2010_Top.html
• [Remarks] Funahashi Laboratory Research
  • URL: http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~m-funa/Funahashi_2010_Research.html
• [Remarks] Funahashi Laboratory Publication
  • URL: http://www.eng.kagawa-u.ac.jp/~m-funa/Funahashi_2010_publication.html