2017 Fiscal Year Research-status Report
フェナセンを拡張πモチーフとして活用する有機エレクトロニクスへの挑戦
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17K05976
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
岡本 秀毅 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (30204043)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山路 稔 群馬大学, 大学院理工学府, 准教授 (20220361)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 多環状芳香族化合物 / 有機半導体材料 / 有機発光材料 / フェナセン / 光化学反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)高次フェナセンの合成
(1)-1 高次フェナセン合成ユニットの合成：ホルミル基およびホスホニウムメチル基を有するクリセン，ピセンを高次フェナセンの合成ユニットとして合成するプロトコルを構築した．これらを用いてWittig反応により効率よくジアリルエテンへ変換することに成功した．
(1)-2 高次フェナセンの合成：上記ジアリルエテンのMallory光環化反応により[10]および[11]フェナセンの合成に成功した．これらは，置換基を持たない母体化合物としては世界最大のフェナセンである．MALDI-TOF MSによりこれらの生成を確認した．特に，[10]フェナセンについては走査型トンネル顕微鏡(STM)により分子構造を直接観測することに成功した．
(2)高次フェナセンの電子構造：[10]および[11]フェナセンの電子特性を，薄膜の吸収スペクトルにより評価した．こららのフェナセンは3.1-3.0 eVに吸収極大を示し，フェナセンのベンゼン環数増加に応じて徐々に低エネルギーへシフトすることを明らかにした．また，固体状態で特異なホトルミネッセンスを示す化学修飾フェナセンを見いだした．
(3)高次フェナセンの半導体特性評価：[10]および[11]フェナセンの薄膜電界効果型トランジス(FET)タデバイスを作成し，p型デバイス特性を評価した．これらのデバイスは10^-2～10^-1cm2 V-1s-1の良好な移動度を示した．さらに，デバイスの高性能化を目指して電気二重層(EDL)薄膜EFTデバイスを作成し，特性を評価した．[10]および[11]フェナセンのEDL-FETデバイスの電荷移動度はそれぞれ～２-1cm2 V-1s-1，～10^-1cm2 V-1s-1であり，薄膜デバイスより高速作動可能であることを見いだした．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
(1)高次フェナセン構築のためのに必要な，化学修飾した種々のフェナントレン，クリセン，ピセンの合成ユニットを効率よく合成するプロトコルを確率することができた．
(2)これらを用いたフェナセン前駆体となるジアリールエテン形成は，当初の計画通り進行した．フェナセン合成の最終段階となるMallory光環化では，前駆体となるジアリールエテンの溶解性の低さが問題となった．これに対して，従来の光照射方法を改良し，200℃まで加熱して反応を行うことで[10]フェナセンを効率よく合成することが可能となった．[11]フェナセンは，ジアリールエテン前駆体の段階で溶解度の問題から合成できないことが判明したので，光環化の部位を二カ所にした別の前駆体を用いて光環化を行った．当初，LED光源を導入して光反応を行う予定であったが，高温で反応させる必要が生じたため，ブラックライトランプと加熱装置の組み合わせて光反応を行うこととした．
(3)高次フェナセンの吸収スペクトルは観測できたが，蛍光スペクトルを観測する必要があるため，次年次以降引き続いて電子スペクトルの評価を継続する．
(4)光環化を利用して，フェナセン型骨格を持つ高効率蛍光材料の構築を検討した．フェナセン型骨格の電子構造を利用することで安定な発光材料が構築できる可能性を示した．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)化学修飾フェナセンの合成：フェナセン骨格に置換基を導入し，固体中での構造を制御して高い電荷移動度を示す誘導体を合成する．フェナセンのπ共役を損なわない，平面性を保った誘導体とするため，分子の長軸方向に種々の置換基を導入する計画である．
(2)化学修飾フェナセンの固体構造は，X線回折により解析する．また，電子特性を吸収及び発光スペクトルの観測により明らかにしてゆく．また，置換されたフェナセンから特異なホトルミネッセンスが観測される兆候を得ているので，その詳細を解明する．
(3)化学修飾フェナセンを活性層とするFETデバイスを作成し動作特性を評価する．単結晶が得られる場合には単結晶を用いたデバイスを作成し，高性能化をはかる．
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| Causes of Carryover |
想定していたよりも高温で光反応を行う必要が生じたため，当初計画していたLED光源導入を見送ったことにより次年度使用額が発生した．次年度使用額はH30年度中に消耗品（薬品，ガラス器具）購入に充当する計画である．
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