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折りたたみによりドナー・アクセプターのヘテロ接合を与える多関節高分子半導体の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 11J09024
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 高分子化学
研究機関東京大学

研究代表者

吹野 耕大  東京大学, 大学院工学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2011 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2013年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2012年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
2011年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワードフェロセン / 多関節ポリマー / ナノチューブ / 両親媒性 / 自己集合 / 面不斉
研究概要

低炭素社会に向けた環境・エネルギー問題への取り組みとして、π共役系有機半導体を用いた有機エレクトロニクスは、有機薄膜太陽電池の開発などとも関連してますます重要になっている。本研究では、「折りたたみ」を利用してドナー(フェロセン部位)とアクセプター(π共役系有機分子部位)のヘテロ接合構造を構築し、高性能な光導電性材料や有機薄膜太陽電池の設計を目的とした。昨年度は、これまでの共有結合高分子からさらに発展させ、銀イオンとの複合化による配位高分子の設計・合成を行った。これにより、疎水効果やπスタックに加え、金属間の相互作用も構造形成・機能化に利用することが可能となり、これらの非共有結合性相互作用を複合的に利用した超分子ナノチューブの開発を行った。本年度は、得られた金属-有機ナノチューブの構造解析を進めて、その未知なる構造を明らかにするとともに、ヘテロ接合構造の作製に向けてチューブ表面の修飾可能性についての研究を行った。ナノチューブの構造については、透過型電子顕微鏡(TEM)観察、紫外可視吸収(UV-Vis)スペクトル測定、原子間力顕微鏡(AFMI)観察に加えて、新たに溶液試料の小角X線散乱(SAXS)測定を行った。この溶液SAXS測定では、自己組織化により生成した直後のナノチューブを、その構造を破壊すること無く観察することができる。これにより、ナノチューブ構造は溶液からの乾燥過程で形成されるのではなく、溶液中で既に完成していることを明らかにした。また、他の測定方法では不可能なレベルの精確さでチューブ直径を測定することに成功し、分子構造と集合構造が極めて高いレベルで相関していることを明確にした。また、この自己集合分子に機能団を導入したり、さらにナノチューブに接着性分子を混ぜたりという手法により、ナノチューブのさらなる機能化が可能であることを示した。これら一連の研究により、異方的かつ高度に組織化されたナノ構造を有する有機薄膜太陽電池素子の構築のための基盤を固めることができた。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(3件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 2011 実績報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2014 2013 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (15件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Manipulation of Discrete Nanostructures by Selective Modulation of Noncovalent Forces2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Fukino, Hyunho Joo, Yuki Hisada, Maiko Obana, Hiroshi Yamagishi, Takaaki Hikima, Masaki Takata, Norifumi Fujita, Takuzo Aida
    • 雑誌名

      Science

      巻: 344 号: 6183 ページ: 499-504

    • DOI

      10.1126/science.1252120

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Propeller-Shaped Fused Oligothiophenes : A Remarkable Effect of the To pology of Sulfur Atoms on Columnar Stacking2013

    • 著者名/発表者名
      Qi Xiao, Tsuneaki Sakurai, Takahiro Fukino, Kouki Akaike, Yoshihito Honsho, Akinori Saeki, Shu Seki, Kenichi Kato, Masaki Takata, Takuzo Aida
    • 雑誌名

      Journal of American Chemical Society

      巻: 135 号: 49 ページ: 18268-18271

    • DOI

      10.1021/ja4092769

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] キラルアニオンを用いた錯体ナノチューブへの超分子不斉構造の誘起2014

    • 著者名/発表者名
      山岸 洋、吹野耕大, 相田卓三
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知)
    • 年月日
      2014-03-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 自己組織的錯体ナノチューブ形成におけるサイズ選択的セルフソーティング現象2014

    • 著者名/発表者名
      尾花満衣子、吹野耕大、相田卓三
    • 学会等名
      日本化学会第93春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知)
    • 年月日
      2014-03-28
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] π拡張メタロセン配位子を用いたチューブ状/シート状超分子金属錯体の構築2013

    • 著者名/発表者名
      吹野耕大、藤田典史、相田卓三
    • 学会等名
      第24回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      学習院大学(東京)
    • 年月日
      2013-09-06
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 等方的熱エネルギーを一方向運動に変換するデンドリティック分子バルブへの挑戦2013

    • 著者名/発表者名
      野元 将、吹野耕大、藤田典史、相田卓三
    • 学会等名
      第24回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      学習院大学(東京)
    • 年月日
      2013-09-06
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 光学活性アニオンによる金属錯体ナノチューブの不斉誘起2013

    • 著者名/発表者名
      山岸 洋、吹野耕大、藤田典史、相田卓三
    • 学会等名
      第62回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都)
    • 年月日
      2013-05-31
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ダブルデッカー型大環状錯体から成る自己組織化ナノチューブの構築2013

    • 著者名/発表者名
      吹野耕大、藤田典史、相田卓三
    • 学会等名
      第62回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都)
    • 年月日
      2013-05-31
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Double-Decker Ligand for Large Coordination Macrocycle and Its Tubular Assembly2013

    • 著者名/発表者名
      吹野耕大、藤田典史、相田卓三
    • 学会等名
      Gordon Research Conferences Self-Assembly & Supramolecular Chemistry
    • 発表場所
      レディアブルレ(スイス)
    • 年月日
      2013-05-06
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] メタロセンナノチューブ(1) : 筒状集合体からの巨大環状錯体の切り出し2013

    • 著者名/発表者名
      久田有希、 吹野耕大、 藤田典史、 相田卓三
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県)
    • 年月日
      2013-03-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メタロセンナノチューブ(2) : 配位ナノチューブの不斉誘起2013

    • 著者名/発表者名
      山岸洋、 吹野耕大、 藤田典史、 相田卓三
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県)
    • 年月日
      2013-03-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] メタロセンナノチューブ(3) : 多種金属混合ナノチューブの開発2013

    • 著者名/発表者名
      吹野耕大、 藤田典史、 相田卓三
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県)
    • 年月日
      2013-03-25
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 四置換フェロセンを基体とする自己集合性配位ナノチューブ2012

    • 著者名/発表者名
      吹野耕大、 朱賢鎬、 藤田典史、 相田卓三
    • 学会等名
      第62回錯体化学会討論会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2012-09-22
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] π共役系剛直鎖を自由回転可能なキラルフェロセンで接続した多関節ポリマーの折りたたみと自己集合2012

    • 著者名/発表者名
      吹野耕大、 藤田典史、 相田卓三
    • 学会等名
      第61回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県)
    • 年月日
      2012-05-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] π共役キラルフェロセンを回転軸とする多関節ポリマーの折りたたみと自己集合2012

    • 著者名/発表者名
      吹野耕大、藤田典史、相田卓三
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應大学(神奈川県)
    • 年月日
      2012-03-27
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 折りたたみによるナノ相分離構造の形成を指向した多関節ポリマーの開発2011

    • 著者名/発表者名
      吹野耕大、藤田典史、相田卓三
    • 学会等名
      第60回高分子討論会
    • 発表場所
      岡山大学(岡山県)
    • 年月日
      2011-09-28
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Folding and Self-Assembly of Multi-joint Polymers Composed of Chiral Ferrocene Joints and Rigid Diacetylene Units2011

    • 著者名/発表者名
      吹野耕大、藤田典史、相田卓三
    • 学会等名
      Chemistry of Supramolecules & Assemblies
    • 発表場所
      ルッカ(イタリア)
    • 年月日
      2011-07-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考] 自在に切り貼りできるナノチューブ-電子の出し入れでナノチューブとリング構造を切り替える-(東京大学工学系研究科プレスリリース)

    • URL

      http://www.t.u-tokyo.ac.jp/tpage/release/2014/2014041401.html

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2011-12-12   更新日: 2024-03-26  

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