2017 Fiscal Year Annual Research Report
pi-Figuration of Conjugated Polymer Ensemble
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
26102009
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
竹内 正之 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (70264083)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉安 和憲 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (80469759) [Withdrawn]
高井 淳朗 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 研究員 (90746728)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 共役系高分子 / 多次元集積化 / 超分子ポリマー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の２つの柱である、[1] 徹底的にπ造形された特異構造π共役系高分子の開発、および[2] 機能性分子・高分子の集合過程の制御について以下の進捗があった。
[1] Intrinsic-π、Elastic-πを指向した高歪み9,9’-ビフルオレニリデン(99BF)誘導体に関しては、側鎖に不斉部位を導入したモノマーから合成されるpoly－99BF、99BFが2カ所で架橋されたヘリカルなラダー分子CBF、長鎖アルキル鎖を導入した99BF誘導体、CBF誘導体を合成し、物性評価を進めた。ポリ－99BFでは、側鎖の点不斉が99BF骨格のヘリシティに摂動を与えポリマーの立体規則性に影響を及ぼすこと、その薄膜の電子状態がヘリシティが誘起されたモノマーの導入率に依存することを見いだした。ヘリカルラダー分子CBFに関しては結晶中での特異な集積構造をとることを明らかとし、SCLC法を用いてキャリア移動度を算出することに成功した（A03メンバーとの協働）。長鎖アルキル鎖が導入された99BF誘導体、CBF誘導体は粘調性の液体であり、A02メンバーとの協働で室温から液晶相を与えることを新たに見出した。被覆された長い主鎖構造を持つポリチオフェンについては、ディフェクトの効果についてA03メンバーとの協働での検討を継続する。また、新規に電子不足π共役分子への無触媒アミン付加反応を発見した。
[2]昨年度の成果をもとに、新規なπ共役系候補分子を多数整備し、その集合挙動に関しての検討を継続して行った（Dynamic-π）。異種集合体の接合を指向しこれまでのポルフィリン分子の水素結合部位を2カ所から4カ所に変更した誘導体群の集積挙動を明らかとした。速度論的な分子集合プロセスの制御に関して、新たな分子認識平衡、反応等の外部からの摂動がその集合挙動に与える影響について検討を開始した。
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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
動的な立体規則性を示すポリ－99BF、99BFラダー分子、液晶性を示す99BF誘導体の合成、新規なアミン付加反応の発見等、Intrinsic-πに関しても順調な進捗があった。物性評価に関しても、領域内協働研究が順調に推移している。
Dynamic-πの観点から非常に興味深い超分子集合体の構築に関しては、複数の平衡を交錯させた速度論的な自己集合プロセスに加え、異種集合体との接合手法の開拓ととその物性、新たな分子認識平衡・反応等の摂動を与えることによる形態転移現象が明らかになりつつあり、順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究の２本の柱である、[1] 徹底的にπ造形された特異構造π共役系高分子の開発、および[2] 機能性分子・高分子の集合過程の制御について以下の推進方策を立てている。
[1]本研究については、29年度までの研究の進展を元にして、領域内で共同研究を展開中である。新規に見出された反応を利用したπ共役骨格拡張、特異構造ポリマー合成への利用とその物性評価をA02、A03メンバーとの協働のもと進める。捻れた二重結合を有するオリゴフルオレン誘導体の物性解析も推進し、熱的な動的回転拡散挙動に焦点をあてElastic-πおよびDynamic-πへの研究展開を図る。これまでに得られた結果を分子設計にフィードバックすることによって、π造形ならではの「究極の」特異構造π共役系高分子を合成し、新たな協働研究を推進する。
[2] π共役高分子に限らず、引き続き低分子系の分子集合体も研究対象とし、精密分子集合体構築手法を高度化する。前年度までに、捻れた二重結合を有する9,9’-ビフルオレニリデン誘導体が液晶相を示すことを明らかにしており、その集積構造の解明と電子物性の評価をA02、A03メンバーとの協働のもとに遂行する。注目を集めている速度論的な超分子集合体に関しては異種集合体の接合や反応拡散系への展開によるパターン形成の検討などDynamic-πを強く意識した系を推進する。
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| Remarks |
本科学研究費補助金での成果を発信
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[Journal Article] A helically-twisted ladder based on 9,9'-bifluorenylidene: synthesis, characterization, and carrier-transport properties2018
Author(s)
J. Xu, A. Takai, A. Bannaron, T. Nakagawa, Y. Matsuo, M. Sugimoto, Y. Matsushitaa, M. Takeuchi
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Journal Title
Mater. Chem. Front.
Volume: 2
Pages: 780-784
DOI
Peer Reviewed
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