ヘテロ元素の特性を活用した新しい有機伝導体の開発

• Project Area: New Frontier in Materials Science Opened by Molecular Degrees of Freedom
• Project/Area Number: 21110514
• 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: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 今久保 達郎 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (60291332)
• Project Period (FY): 2009 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000); Fiscal Year 2010: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2009: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
• Keywords: 有機導体 / 分子性固体 / 超伝導材料・素子 / 超分子化学 / 合成化学

Research Abstract

有機超伝導体の重要な基幹原料である、4,5-dimethyl-[1,3] diselenole-2-selone (1)および[1,3] diselenole-2-selone (2)の安全な合成ルートの確立に成功した。TSeF誘導体を用いた研究は必須原料であったCSe_2の安全上の問題から近年極めて減少しているが、硫黄-セレンという同族元素置換による効果を比較検討することは、物性面からの系統的な知見を得るために効果的な手法であり、新物質開発の面から大きな意味を持っている。しかし、世界初の有機超伝導体であるTMTSFのハーフユニットであるジメチル体1、および他の誘導体の出発物質となる無置換のセレノケトン体2の二つについては、安全な合成ルートが存在していなかった。CSe_2を用いないジメチル体1の合成は、チタノセンペンタセレニドから容易に誘導が可能なチオケトン体を出発物質として行った。各段階の反応収率は1をグラムスケールで入手するのに十分なものとなっている。後半部分のチオケトン-セレノケトン変換は、前段階で用いるアミンやジセレノール環に含まれる置換基の違いに影響を受け易いが、いくつかの組み合わせを検討した結果、安定して高収率を与えるルートを確立出来た。無置換のセレノケトン体2の合成は、CSe_2-freeの合成ルートを報告済みのチオン体を出発物質として3段階で行うことが出こちらも1と同様に、最終ステップのチオケトン-セレノケトン変換部分について検討を行い、反応条件を最適化している。また、新ルートを用いて分子ユニット1を合成する際の各中間体および1自身のX線構造解析を行った。いずれの解析においても精度良く構造決定をすることが出来ており、今後のTSeF誘導体の分子設計および物性解析のための基本情報として役立つことが期待される。

Research Products

• [Journal Article] Fermi surface and in-plane anisotropy of the layered organic superconductor κL-(DMEDO-TSeF)_2[Au(CN)_4](THF) with domain structures (2011)
  • Author(s): Tadashi Kawamoto, Takehiko Mori, Yamaguchi Takahide, Shinya Uji, David Graf James S.Brooks, Takashi Shirahata, Megumi Kibune, Hiroko Yoshino, Tatsuro Imakubo
  • Journal Title: Physical Review B Volume: 83
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 有機・無機ハイブリッド超薄膜によるバイオセンサの開発 (2010)
  • Author(s): 大貫等、遠藤英明、今久保達郎、和泉充
  • Journal Title: 電気学会論文誌 Volume: 130 Pages: 141-146
  • NAID: 10026225166
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Spectroscopic and theoretical study on organic donors : DIET, DIEDO, and DIETS (2010)
  • Author(s): Andrzej Lapinski, Lahcene Ouahab, Tatsuro Imakubo
  • Journal Title: Vibrational Spectroscopy 52 Pages: 22-30
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Organic Field-Effect Transistor Materials Based on Cycloalkane-Capped Tetrathiapentalene Derivatives (2010)
  • Author(s): Yoshimasa Bando, Takashi Shirahata, Hiroshi Wada, Koji Shibata, Takehiko Mori, Tsuyoshi Muto, Mayuko Okawa, Tatsuro Imakubo
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 49
  • NAID: 210000067825
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Magnetic ordering in the organic conductor (DIETSe)_2GaCl_4 (2009)
  • Author(s): Chishiro Michioka, Yutaka Itch, Kazuyoshi Yoshimura, Yoshitomo Furushima, Mitsuhiko Maesato, Gunzi Saito, Takashi Shirahata, Megumi Kibune. Tatsuro Imakubo
  • Journal Title: Journal of Physics : Conference Series 150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Amperometric cholesterol biosensors based on hybrid organic-inorganic Langmuir-Blodgett films (2009)
  • Author(s): Hitoshi Ohnuki, Rikimaru Honjo, Hideaki Endo, Tatsuro Imakubo, Mitsuru Izumi
  • Journal Title: Thin Solid Films 518 Pages: 596-599
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 超分子有機伝導体(DIP)_3(PF_6)_x(solvent)_yの物性とリサイクルレ性 (2010)
  • Author(s): 村山遼弐、今久保達郎
  • Organizer: 第13回ヨウ素学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉大学(千葉県)
  • Year and Date: 2010-11-09
• [Presentation] ハロゲンフリー溶媒を取り込んだ超分子有機伝導体(DIP)_3(PF_6)_x(solvent)_yの合成と物性 (2010)
  • Author(s): 村山遼弐、今久保達郎
  • Organizer: 第4回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2010-09-16
• [Presentation] 新規有機伝導体κ-(DMEDO-TSeF)_2[Au(CN)_4](alkyl alcohol)_xの合成と物性 (2010)
  • Author(s): 眞保和希、今久保達郎
  • Organizer: 第4回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] EDO-TSeFカチオンラジカル塩の構造と物性 (2010)
  • Author(s): 今久保達郎、眞保和希、村山遼弐
  • Organizer: 第4回分子科学討論会
  • Place of Presentation: 大阪大学(大阪府)
  • Year and Date: 2010-09-15
• [Presentation] Synthesis and Properties of Cation Radical Salts Based on Ethylenedioxy-Tetraselenafulvalene (EDO-TSeF) (2010)
  • Author(s): Tatsuro Imakubo
  • Organizer: International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals 2010 (ICSM 2010)
  • Place of Presentation: Kyoto(Japan)
  • Year and Date: 2010-07-08
• [Presentation] 含ヨウ素TTF誘導体を用いたリサイクル可能な有機伝導体の開発 (2009)
  • Author(s): 今久保達郎、村山遼弐
  • Organizer: 第12回ヨウ素学会シンポジウム
  • Place of Presentation: 千葉大学(千葉県)
  • Year and Date: 2009-10-29
• [Presentation] Supramolecular Organic Conductors Tailord by Strong and Directional Iodine Bonds(招待講演) (2009)
  • Author(s): Tatsuro Imakubo
  • Organizer: 25th European Crystallographic Meeting (ECM25)
  • Place of Presentation: Istanbul(Turkey)
  • Year and Date: 2009-08-19