2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
26102008
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
福島 孝典 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (70281970)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
庄子 良晃 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (40525573)
石割 文崇 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (00635807)
梶谷 孝 東京工業大学, 資源化学研究所, 講師 (20469927)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | π電子系科学 / 自己組織化 / ソフトマテリアル / 有機薄膜 / 有機エレクトロニクス / 有機化学 / 超分子化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、独自に設計した二次元集合化能力をもつ分子モチーフを基盤とし、巨視的にも構造異方性と完全性を有するπシステムを造形する。こうして得られる大規模分子集積体に様々なπ電子ユニットを組み込み、それらの機能を異方的に集約・増幅させることで発現する新現象・新機能を探求する。平成27年度は、大面積二次元集積化を可能にする「三脚型トリプチセン」を基盤とした研究を展開した。申請者らはすでに、三脚型トリプチセンに長鎖アルキル基を導入した誘導体が、自己集合により高秩序大面積薄膜を与えることを見出している。本成果をまとめた論文は、サイエンス誌に掲載された。三脚型トリプチセン配向膜のエッチング特性について評価してところ、GaAs基板上に成膜した分子膜が良好な塩素プラズマ耐性およびナノインプリント形成能を示し、GaAsのエッチング成形が可能であることを見出した。これは、三脚型トリプチセンの小分子レジスト材料としての有用性を示すものである。本成果は論文としてまとめ、学術誌に投稿した。さらなる研究展開の一つとして、三脚型トリプチセンに大きなダイポールおよび三つの表面吸着官能基を付与した数種類の誘導体を合成した。この誘導体を、室温付近で絶縁体―金属相転移を示すVO2薄膜上に吸着させたところ、三脚型トリプチセンのダイポールの大きさに従って、VO2薄膜の相転移温度が変化することを見出した。これは、表面に配向して吸着した三脚型トリプチセンが、薄膜全体の物性を変調し得ることを示している。本成果は論文としてまとめ、学術誌に掲載された。上記研究に加え、金基板上で高秩序な単分子膜を与える分子モチーフを見出し、成果を論文発表した。さらに、特異な湾曲π共役系分子をワンポット反応で一挙に構築する新反応を見出し、成果を学術論文として投稿中である。また、湾曲π共役系分子をコアとする新規液晶材料の開発にも着手した。
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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
平成27年度には、三脚型トリプチセンによる高秩序大面積有機薄膜についての論文発表を行い、国内外で高い評価を受けることができた。また、この有機薄膜を基盤とした応用開発が、現在活発に進行中である。様々な電子機能を有する新規トリプチセン誘導体の開発も順調に進行している。加えて、高秩序な単分子膜を金基板上で形成する新規モチーフも見出しており、有機薄膜のエンジニアリングという観点から、研究開発が大きく進展している。さらに、従来法では合成困難な骨格を有するπ電子系分子の新規構築法を見出し、合成化学上の高い有用性を示すことができた。これらの成果は、基礎化学から物質科学に至るまで、幅広い分野に大きなインパクトを与えるものと考えている。以上より、研究の進捗はおおむね良好であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、平成27年度に引き続き、種々のπ電子機能団を三脚型トリプチセンに導入した分子を中心に、それらを用いた大面積薄膜ならびに単分子膜を構築する。２７年度において開発したいくつかの分子について、領域研究者との共同研究を開始しており、それらを一層精力的に展開する。また、新しい分子造形の探求および造形した分子・分子集合体の物性調査・機能開拓を行う。物質合成は櫻井（A01）との協働により行う。電子機能を有する大面積薄膜の物性評価は関（A03）との協働により、Time-of-Flight法や非接触マイクロ波伝導度測定法などを用いて行う。大面積ローターアレイの誘電応答性評価については芥川（A02）との協働研究により実施する。開発した巨視的π造形システムを、竹延（A03）との協働によりデバイスに実装し、素子特性の評価を行う。さらに、大規模分子集積化を可能にするビルディングブロックを探索する。既に、ユニークな構造化挙動の兆候を示す分子も見出しており、その物質の構造解析を足立（A03）との連携により推進している。一方、新手法により合成された特異な立体構造をもつπ電子系分子ならびに集合体の物性予測は多田・杉本ら（A03）との連携により実施する予定である。得られた成果は杉本（A03）による電子状態評価とデータベース化に逐次反映させ、ビルディングブロックの設計にフィードバックして巨視的π造形システムの先鋭化を図る。上記、計画研究者との協働に加え、公募研究者との協働研究にも着手する。具体的には、巨視的π造形システムの光学過程ダイナミクスを羽曾部（A02）と、熱電特性評価を中村（A03）・藤ヶ谷（A02）との協働研究により検討する。さらに、得られた成果の学会・論文発表も積極的に行う。
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