2017 Fiscal Year Research-status Report

シリコンナノシートへの機能性π電子系の導入と有機半導体としての応用

Research Project

Project/Area Number	16K14066
Research Institution	Hiroshima University
Principal Investigator	大下浄治広島大学, 工学研究科, 教授 (90201376)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	有機無機ハイブリッド材料 / ナノ材料
Outline of Annual Research Achievements	有機薄膜トランジスタ・有機薄膜太陽電池に代表される有機電子デバイスは、従来の無機材料をベースとするデバイスに比べて、軽量・フレキシブル・高意匠性などの点で優れているため、激しい開発競争が行われている。本研究では、これらの有機電子デバイスに利用が可能な新規なナノ材料を開発する目的で、多様な有機色素で修飾したシリコンナノシートを合成する手法を確立し、新規なナノスケールの有機電子材料の可能性を明らかにする。このため、具体的に以下のように検討を行った。１．シリコンナノシートへのπ共役系の導入法として、H28年度、芳香族アミンとの脱水素反応を検討し、オリゴチオフェン、カルバゾール、トリアリールアミンなどの電子供与性基、ピリジン、キノリンなどの電子吸引性基が置換したナノシートを合成した。H29年度は、これらの置換ナノシートの合成条件をさらに検討して、一般性を明らかにするとともに、これらのナノシートの光学特性を詳細に検討したほか、DFT計算を用いて、モデルのシミュレーションを行い、その電子状態を詳細に解析した。さらに、光電変換特性に関して、詳細なデータを取ることに成功した。２．新しいナノシートの修飾法として、芳香族アセチレン類の脱水素反応および白金触媒下でのヒドロシリル化反応が利用できることを見出した。これらの手法で新しく合成したナノシートについて、光学特性を検討するとともに、モデル化合物の合成を行い、その光学特性の評価とモデル化合物のシミュレーションからナノシートの電子状態を検討した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 新しく様々な置換基を導入したナノシートを合成し、それらの光電変換特性を明らかにした。また、新規の合成法を確立し、導入できる置換基のバリエーションを格段に増やすことも可能になった。これらは、順調に研究が進展していることを示している。
Strategy for Future Research Activity	H30年度は、π電子とシリコンナノシートのσ電子系との相互作用を利用した有機電子材料へ応用の可能性を明らかにするために、これまでの成果を元に、新たな進展を図る。具体的に以下のように研究を遂行する。また、成果発表を積極的に行う。１．H29年度に作成したナノシートに関して、物性測定およびデバイス材料としての評価を進め、置換π電子系基の構造と機能との相関を明らかにする。２．新規に見出したアセチレン類を原料とする合成法を確立し、様々なπ電子系置換基の導入を行う。また、生成した置換ナノシートの物性・機能評価を行い、この手法の優位性を明らかにする。
Causes of Carryover	計画に従って研究を進展させ相応の成果をあげたが、成果の取りまとめに時間がかかり、成果発表が当初の計画ほど進まなかった。次年度は、すでに発表が確定しているなど、学会での成果発表のための旅費が今年度より多く必要となる予定である。