Study on the True Correlation Between the Primary Structure of pi-Conjugated Polymers and Their Charge Transport Properties

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05167
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
• Research Institution: Sagami Chemical Research Institute (2022-2023); Kyoto University (2021)
• Principal Investigator: Wakioka Masayuki 公益財団法人相模中央化学研究所, その他部局等, 副主席研究員 (50598844)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: π共役ポリマー / 高分子合成 / 触媒化学 / 半導体物性

Outline of Final Research Achievements

Despite the charge transport properties of π-conjugated polymers enormously depending on their primary structure, the impact of homocoupling defects, which significantly alter the primary structure, has largely been overlooked. This study reveals that polymers containing homocoupling defects (DPP-DPP and DTE-DTE bonds) in alternating copolymers of diketopyrrolopyrrole (DPP) and dithienylethene (DTE) skeletons exhibit higher charge mobility, with DTE-DTE bonds contributing to the improvement of charge mobility. Furthermore, a new highly selective polymerization catalyst was developed for the direct arylation polymerization (DArP) of dichloroarenes using a mixed-ligand palladium catalyst, enabling controlled structural synthesis.

Free Research Field

高分子合成化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

有機薄膜トランジスタ(OTFT)などの次世代有機電子デバイスの実用化に向けて、その半導体材料であるπ共役ポリマーの開発研究が精力的に進められている。しかし、その実用化において電荷輸送特性の低さが課題となっている。本研究では、π共役ポリマーの電荷輸送特性がホモカップリング欠陥によって向上することを明らかにした。したがって、本研究で得られた成果は、π共役ポリマーの性能向上に重要な知見を与え、次世代有機電子デバイスの実用化につながることが期待される。