2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-performance pi-conjugated polymers using cis-trans photoisomerization as a key step
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17K05883
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
脇岡 正幸 京都大学, 化学研究所, 助教 (50598844)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | π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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
シス・トランス熱異性化を利用し、ジケトピロロピロール (DPP) 誘導体とtrans-ジチエニルエテン (DTE) の交互共重合体 (trans-P1) について、側鎖の分岐アルキル基 (R) の長さが電荷輸送特性に及ぼす影響について調べた (R = 2-デシルテトラデシル基 (trans-P1a), 2-ヘキシルデシル基 (trans-P1b), 2-ブチルオクチル基 (trans-1c))。まず、E体のDTEモノマーを用いてトランス体ポリマー(trans-P1)の合成を試みたところ、その溶解性は低く、アルキル基が最も長いtrans-P1aを除いて、高分子量体が得られなかった。一方、Z体のDTEモノマーを用いてシス体ポリマー (cis-P1) の合成を行ったところ、その溶解性は高く、側鎖のアルキル基が短いものについても高分子量体が得られた。また、得られたcis-P1a-P1cは、薄膜状態において200 ℃以上で加熱することにより、ほぼ定量的にトランス体 (trans-P1_iso) へと異性化することが明らかとなった。続いて、trans-P1_isoの薄膜を用いて有機電界効果トランジスタの素子を作成し評価したところ、その正孔移動度はアルキル基の長さによらずほぼ同じとなった。trans-P1_isoの薄膜構造を調べた結果、アルキル基が短くなるにつれて、ポリマー鎖間の相互作用(πスタック)が強くなる一方で、ポリマー鎖にねじれが生じるとともにラメラスタッキングの密度が低くなる、すなわち、電荷輸送特性の向上と低下に繋がる変化の両方を示すことがわかった。そのため、アルキル基の長さが変わっても正孔移動度に差が認められなかったものと推定された。
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