2012 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Synthetic Methods of Versatile Elements-block Polymers Based on Polymer Reactions
| Project Area | Creation of Element-Block Polymer Materials |
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| Project/Area Number |
24102007
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
冨田 育義 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (70237113)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 高分子反応 / 元素 / 高分子合成 / 合成化学 / 太陽電池 / π共役高分子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
特異な電子状態をもつ多彩な元素や元素ブロックをπ電子系が連結した構造からなるπ共役高分子に適切に付与できれば、従来の限られた元素の組み合わせからなる材料系では達成できなかった卓越した光・電子機能をもつ新素材としての飛躍的な展開が期待できる。本研究では、申請者らが合成を報告したチタナシクロペンタジエン部位をもつ反応性有機金属高分子の主鎖骨格の組み替えを伴う高分子反応に立脚し、従来より広く用いられてきた重縮合法では合成が困難であった多彩な元素ブロックを付与したπ共役高分子の合成手法を確立し、これに基づく卓越した光・電子特性をもつ超機能材料の創製へと展開することを目的に研究を推進している。
平成２４年度は各種元素を含む親電子試薬との反応として、塩化チオニルや四塩化テルルとの高分子反応を新たに検討し、チオフェンオキシド骨格やテルロフェン部位をもつπ共役高分子が効率よく得られることを明らかにした。これらのポリマーは従来法ではほとんど合成されてこなかった新素材であり、チオフェン部位をもつ材料と比較して顕著に低いLUMOエネルギー準位をもち、これに起因する特異な光・電子特性を示すことが明らかになった。
また塩化リン試薬との反応により得られるホスホール部位をもつπ共役高分子のリン原子上の化学修飾を種々検討し、リン元素ブロックの効果によりπ共役高分子の光・電子特性をチューニングできることが示された。さらに、有機チタンポリマーと遷移金属および典型金属との反応による様々な反応性有機金属ポリマーの合成や、領域内（A01班）との共同研究としてゲルマニウムと硫黄を含む元素ブロック部位をもつジイン類から得られる有機チタンポリマーの高分子反応による機能材料の構築についても検討を開始した。
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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
当該研究者らが開発した有機チタンポリマーを反応性のプレカーサー高分子として用いた種々の元素および元素ブロックをもつ親電子試薬との高分子反応により、対応する元素および元素ブロックを組み込んだ新規なπ共役高分子の構築の可能性を追求することを当初より計画していたが、これらについては１５族のリンやビスマス、１６族のテルルや硫黄ブロックをもつ試薬類との反応を詳細に検討し、従来法では得ることが困難であった元素ブロック含有π共役高分子が効率よく得られることを示すことができた。また、遷移金属や典型金属元素を含むプレカーサー高分子への誘導の可能性についてもの検討を着手することができた。さらに、領域内における共同研究を推進し、ゲルマニウム、硫黄、およびリン元素を全て含んだ興味深い電子特性をもつπ共役高分子が得られることが明らかとなり、予備的に光電変換素子としての特性が認められたことから学会発表を計画するに至った。
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| Strategy for Future Research Activity |
有機金属ポリマーの高分子反応系をさらに発展させ、主鎖に様々な元素ブロックを付与したπ共役高分子の合成手法を確立する。このために、反応性中間体として新たに様々な遷移金属や典型金属部位をもつ有機金属高分子の開拓の可能性を併せて追求し、これらのプレカーサー高分子と種々の元素および元素ブロックをもつ親電子試薬との高分子反応を検討し、従来法では得ることができなかった多彩な元素ブロックをもつ新規π共役高分子の構築の可能性を広く追求する。
つぎに、これらの元素ブロックの特徴を活かした卓越した光・電子特性をもつπ共役高分子として応用の可能性を追求する。特に、これらの元素ブロックπ共役高分子の太陽電池の色素としての可能性を、A01班、A03班、およびA04班との共同研究体制のもとで構造設計を行いつつ推進する計画である。
さらに、これらと並行して主鎖にアセチレン骨格をもつπ共役高分子への複数種の元素部位の付加反応に基づく高分子反応を種々検討し、元素ブロック部位をもつ新規π共役高分子の構築を行い、それらの機能材料としての応用についても検討する予定である。
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