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2018 Fiscal Year Research-status Report

シス・トランス光異性化を鍵とする高性能π共役系高分子の開発

Research Project

Project/Area Number 17K05883
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

脇岡 正幸  京都大学, 化学研究所, 助教 (50598844)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywordsπ共役系高分子 / シス-トランス異性化 / 有機電界効果トランジスタ / 直接的アリール化重合
Outline of Annual Research Achievements

前年度は、有機電界効果トランジスタ (OFET) のp型半導体材料として優れた特性を示すことが知られるイソインディゴ (IID) と1,2-ジチエニルエテン (DTE) の交互共重合体 (P1) について、シス体の合成経路を確立するとともに、シス体からトランス体への熱異性化が薄膜状態において起こることを明らかにした。本年度は、(1) P1の熱異性化、ならびに、(2)合成法・熱異性化の一般性について検討した。
(1) cis-P1の薄膜状態における異性化について検討した結果、240 ℃以上で加熱することにより、ほぼ定量的にトランス体へと異性化することがわかった。また、cis-P1から熱異性化により調製したトランス体 (trans-P1_iso) の薄膜を用いて作成したFETは、高い正孔移動度を示した (別途合成したトランス体の薄膜を用いて作成したFETの移動度の約20倍)。薄膜をAFMにより調べたところ、trans-P1_isoの薄膜の均質性は高く、そのために高い移動度を示すことがわかった。以上のように、シス体はトランス体の優れた前駆体として機能することが明らかとなった。
2.前年度確立した合成法 (直接的アリール化重合 (DArP)) は、様々なシス体ポリマーの合成にも有効であることがわかった。例えば、ジケトピロロピロール (DPP) 誘導体とDTEの共重合体 (P2) について、従来の合成法であるStilleカップリング重合により得られた生成物は多くのホモカップリング欠陥を含んでいたのに対し、DArP生成物は構造欠陥をほとんど含んでいなかった。また、DArPにより得られたcis-P2は、薄膜状態においてトランス体へと熱異性化することがわかった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでの検討により、主鎖のビニレン部位がシス構造に制御されたドナー・アクセプター型ポリ(アリーレンビニレン) の合成法を確立している。また、シス体ポリマーがトランス体の優れた前駆体として機能することも明らかにしている。このように、本研究は、当初の計画通り、順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

前年度に引き続き、確立した手法を用いて種々のドナー・アクセプター型ポリ(アリーレンビニレン) を合成し、そのシス-トランス異性化挙動と電荷輸送特性、結晶性、配向性を評価する。特に、溶解性の問題により、従来の合成手法では合成できなかったポリマーについて検討を行う。

  • Research Products

    (8 results)

All 2018

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Highly Efficient Catalysts for Direct Arylation Polymerization (DArP)2018

    • Author(s)
      Wakioka Masayuki、Ozawa Fumiyuki
    • Journal Title

      Asian Journal of Organic Chemistry

      Volume: 7 Pages: 1206~1216

    • DOI

      10.1002/ajoc.201800227

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] パラジウム触媒直接的アリール化重合:π共役系高分子の新規簡便合成法2018

    • Author(s)
      脇岡正幸
    • Organizer
      第67回高分子学会年次大会
    • Invited
  • [Presentation] Highly Selective Direct Arylation Polymerization Catalysts for the Synthesis of π-Conjugated Polymers with Least Defect Formation2018

    • Author(s)
      Masayuki Wakioka, Fumiyuki Ozawa
    • Organizer
      The 28th International Conference on Organometallic Chemistry
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高選択的直接的アリール化重合により合成された1,2-ジチエニルエテン含有DAポリマーの構造とFET特性2018

    • Author(s)
      脇岡正幸・山下菜摘・森 裕樹・西原康師・小澤文幸
    • Organizer
      第67回高分子討論会
  • [Presentation] π共役ポリマーの精密合成のための高性能直接的アリール化重合触媒2018

    • Author(s)
      脇岡正幸・山下菜摘・森田葉月・市原暢子・小澤文幸
    • Organizer
      第65回有機金属化学討論会
  • [Presentation] 直接的アリール化重合による1,2-ジチエニルエテン含有DAポリマーの合成2018

    • Author(s)
      脇岡正幸・山下菜摘・森田葉月・市原暢子・小澤文幸
    • Organizer
      第122回触媒討論会
  • [Presentation] Highly Efficient Palladium Catalysts for Precise Synthesis of Donor-Acceptor Conjugated Polymers via Direct Arylation Polymerization (DArP)2018

    • Author(s)
      Masayuki Wakioka, Natsumi Yamashita, Naohiro Torii, Hazuki Morita, Nobuko Ichihara, Fumiyuki Ozawa
    • Organizer
      The 12th SPSJ International Polymer Conference (IPC2018)
  • [Presentation] 1,2-ジチエニルエテン含有 DA ポリマーの構造制御合成と異性化挙動2018

    • Author(s)
      脇岡正幸
    • Organizer
      第3回pMAIRS ワークショップ:分子配向解析の波及効果
    • Invited

URL: 

Published: 2019-12-27  

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