Development of narrow energy gap thienoisoindigo-based polymer with the aim of producing photothermoelectric energy conversion activity

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17K05830
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Functional solid state chemistry
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: Ashizawa Minoru 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (80391845)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 英俊 東京工業大学, 物質理工学院, 准教授 (40345393)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 有機半導体 / 電子輸送性ポリマー / 近赤外光 / 電界効果トランジスタ / 光熱電変換素子

Outline of Final Research Achievements

As a versatile electron-accepting units, diazaisoindigo and thiadiazole-fused quinoxalineimide molecules have been developed. Thiadiazole-fused quinoxalineimide molecules exhibited air stable n-channel field-effect transistor performance attributed to low-lying LUMO level.
We have developed novel hole-transporting thienoisoindigo polymer and electron-transporting thiadiazole-fused quinoxalineimide bearing very low energy gap. The photothermoelectric conversion device utilizing these polymers displayed efficient energy conversion from near infrared light (NIR) of 1700 nm to respective p- and n-channel thermoelectric power.

Free Research Field

物性有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近赤外から赤外領域にわたる光は、高い生体透過性と人体の組織に対して害が少ない特徴を持つ。しかしこの領域の光を吸収するためには、非常に狭いエネルギーギャップを実現する必要があり、一般的にこの特性を持つポリマーの合成は困難であった。本研究課題はこの課題をクリアし、且つ領域の光エネルギーを熱エネルギーを介して電気エネルギーとして取り出すことに成功した。また国際共同研究を行い、人体への高い透過性を利用して腫瘍に対してこの領域の光を照射することで正確に腫瘍の位置をマッピングすることに成功したことはこれまでの電子材料としてのポリマーに新機能を付与した点で社会的な意義がある。