特異な電子機能を有する拡張共役系の分子設計と合成

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12042263
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 安蘇 芳雄 広島大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60151065)
• Keywords: 電子機能 / 拡張共役分子 / オリゴチオフェン / 分子ワイヤ / 分子コイル / 光誘起電子移動 / 自立型アンカー / 光電変換素子

Research Abstract

1.ナノメートルサイズの分子長を有する長鎖オリゴチオフェン分子ワイヤの合成を行ってきた。これらが電子移動担体分子ワイヤとして実際に機能するかどうかの評価を目的として,オリゴチオフェンの一方のα末端にドナーとしてポルフィリンを,他方にアクセプターとしてフラーレンを連結した三元系化合物を設計し,合成に成功した。蛍光量子収率と蛍光寿命から見積もられた電子移動速度の鎖長に対する減衰因子はポリp-フェニレン系を大きく下回り,ポリエンやポリインに匹敵する値となり,オリゴチオフェンが分子ワイヤとして優れた機能を有することを明らかにした。
2.ワイヤ型の剛直なオリゴチオフェンに対し,より柔軟な形でπ共役系を連結した2,3-チエニレン=エチニレンオリゴマーの合成を行い,GPC分析とスペクトル挙動からコイル型の分子構造が優位であることを明らかにした。また,2,3-チェニレン=エチニレンオリゴマー-フラーレン連結分子を合成し、オリゴマー部がコイル型配座をとることおよびこの配座に起因して無極性溶媒中でも光誘起電子移動が部分的に起こることを明らかにした。
3.フラーレン連結オリゴチオフェンが高効率の光誘起電子移動を行うことに着目し,対応するジスルフィド化合物および新たに開発した堅固な自立型トリチオールアンカーを有する連結化合物を合成して,それらの金電極上の自己集合単分子膜の作製および光電気化学特性の評価を行った。自立型アンカーの使用はスルフィドアンカーの約100倍の光電流を示し,その高い有用性が明らかとなった。また,オリゴチオフェン鎖長の伸長に伴う効率の向上を観測し,最高35%の光電変換量子収率を達成した。

Research Products

• [Publications] H.Nakanishi: "Spectral Properties of the Longest Oligothiophenes in the Oxidation States"Synthetic Metals. 119・1. 413-414 (2001)
• [Publications] M.Fujitsuka: "Pico-and Nano-second Laser Flash Photolysis Study on Photoinduced Charge Separation in Oligothiophene-C_<60> Dyad Molecules"Research of Chemical Intermediates. 27・1. 73-88 (2001)
• [Publications] Y.Aso: "Synthesis of Pyrene-Bearing Oligothiophenes as Novel Light Emitting Materials and Their Application to Single-Organic-Layer Electroluminescence Devices"Chemistry Letters. ・5. 420-421 (2001)
• [Publications] N.Sumi: "Synthesis and Properties of a Series of the Longest Oligothiophenes up to the 48-Mer"Bulletin of the Chemical Society of Japan. 74・5. 979-988 (2001)
• [Publications] L.Zhu: "Electrochemical Properties of Self-Assembled Monolayers of Tripod-Shaped Molecules and Their Applications to Organic Light-Emitting Diodes"Chemical Communications. ・18. 1830-1831 (2001)
• [Publications] Y.Obara: "Synthesis and Photophysical Properties of [60]Fullerene-Oligo(thienylene-ethynylene)Dyads"Tetrahedron Letters. 42・39. 6877-6881 (2001)
• [Publications] M.Fujitsuka: "Photoinduced Charge Separation and Recombination Processes in Fine Particles of Oligothiophene-C_<60>Dyad Molecules"The Journal of Physical Chemistry B. 105・41. 9930-9934 (2001)
• [Publications] T.Otsubo: "Synthesis, Optical, and Conductive Properties of Long Oligothiophenes and Their Utilization as Molecular Wires"Bulletin of the Chemical Society of Japan. 74・10. 1789-1801 (2001)
• [Publications] 安蘇芳雄: "ナノスケールオリゴチオフェンの合成と物性:導電性ポリマーモデルから分子エレクトロニクス材料へ"有機合成化学協会誌. 60・1. 52-61 (2002)
• [Publications] D.Hirayama: "Large Photocurrent Generation of Gold Electrodes Modified with [60]Fullerene-Linked Oligothiophenes Bearing a Tripodal Rigid Anchor"Journal of the American Chemical Society. 124・4. 532-533 (2002)
• [Publications] J.Ikemoto: "Porphyrin-Oligothiophene-Fullerene Triads as an Efficient Intramolecular Electron-Transfer System"Organic Letters. 4・3. 309-311 (2002)