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配列/空間配置を高度に制御した巨大パイ共役系分子連結ポリマーの設計とその電子機能

研究課題

研究課題/領域番号 13J00831
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
研究機関大阪大学

研究代表者

櫻井 庸明  大阪大学, 工学研究科, 助教

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
2,760千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 360千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワードフタロシアニンポリシロキサン / ペリレンジイミド / 有機半導体 / 電荷キャリア輸送 / 分離積層構造 / 光電気伝導性 / 電荷輸送 / 光伝導性
研究実績の概要

研究代表者は、自己組織的にカラム構造を形成する通常のディスク状π共役系分子ではなく、共有結合によって一次元カラムを構築する”シシカバブ型”ポリマーに着目し、研究を進めてきた。具体的には、フタロシアニンシリコン錯体の中心金属であるシリコンが酸素原子で架橋されシロキサン構造を主鎖構造とするポリマーを用いた。このポリマー中では結合角が180 °に固定されたシロキサン結合により隣接間フタロシアニン距離が約0.33 nmに保たれるという事実を鑑み、電子アクセプター分子を混合した際に電子ドナーとアクセプターの一次元カラム構造が維持される系が構築できると考えた。実際に、X線回折測定および吸収スペクトル測定により、このポリマーとペリレンジイミド(PDI)との混合材料はポリマーとPDIがドメインを形成しミクロ相分離する結果が示唆されたのに対し、対応するメタルフリーフタロシアニン(H2Pc)とPDIの混合系では両者が混じり合ってスタックすることを示してきた。
本年度は、ディスクの集積構造を明確に制御するための分子設計指針として、中心金属をシリコンではなくゲルマニウムとした誘導体を合成し、ディスク間距離を大きくしたポリマーを得ることに成功した。シリコンフタロシアニンのポリマーと比較すると、ゲルマニウムフタロシアニンからなるポリマーのほうがPDIと混合した際に効率良く電荷分離を起こし、高い電気伝導度を示すことを発見した。また、PDI分子を共有結合によってシリコンフタロシアニンポリマーの側鎖に連結した巨大ブラシ状ポリマーの開拓を行い、SiPc–PDI間のアルキルリンカーをC12およびC6とした各誘導体の合成を行い、リンカーが短くなるほど光誘起電荷分離後のキャリア再結合が促進するため、電荷キャリア寿命が短くなるという事実を見出した。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (8件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Systematic Studies on Side-Chain Structures of Phthalocyaninato-Polysiloxanes: Polymerization and Self-Assembling Behaviors2015

    • 著者名/発表者名
      Satoru Yoneda, Tsuneaki Sakurai, Toru Nakayama, Kenichi Kato, Masaki Takata, Shu Seki
    • 雑誌名

      Journal of Porphyrins and Phthalocyanines

      巻: 19 号: 01-03 ページ: 160-170

    • DOI

      10.1142/s1088424614501053

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ion-Pair-Based Assemblies Comprising Pyrrole-Pyrazole Hybrids2013

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Maeda, Kengo Chigusa, Tsuneaki Sakurai, Kazuchika Ohta, Shinobu Uemura, Shu Seki
    • 雑誌名

      Chemistry-A European Journal

      巻: 19 号: 28 ページ: 9224-9233

    • DOI

      10.1002/chem.201300993

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assembled Structures of Anion-Responsive π-Systems Tunable by Alkyl/Perfluoroalkyl Segments in Peripheral Side Chains2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshitaka Terashima, Tsuneaki Sakurai, Yuya Bando, Shu Seki, Hiromitsu Maeda
    • 雑誌名

      Chem. Mater.

      巻: 25 号: 13 ページ: 2656-2662

    • DOI

      10.1021/cm4011663

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Corannulene-Fused Anion-Responsive π-Conjugated Molecules that Form Self-Assemblies with Unique Electronic Properties2013

    • 著者名/発表者名
      Yuya Bando, Tsuneaki Sakurai, Shu Seki, Hiromitsu Maeda
    • 雑誌名

      Chem. Asian J.

      巻: 8 号: 9 ページ: 2088-2095

    • DOI

      10.1002/asia.201300635

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ion-Based Materials Derived from Positively and Negatively Charged Chloride Complexes of π-Conjugated Molecules2013

    • 著者名/発表者名
      Bin Dong, Tsuneaki Sakurai, Yuya Bando, Shu Seki, Kazuto Takaishi, Masanobu Uchiyama, Atsuya Muranaka, Hiromitsu Maeda
    • 雑誌名

      J. Am. Chem. Soc.

      巻: 135 号: 39 ページ: 14797-14805

    • DOI

      10.1021/ja4071333

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Evaluation of Intrinsic Charge Carrier Transport at Insulator-Semiconductor Interfaces Probed by a Non-Contact Microwave-Based Technique2013

    • 著者名/発表者名
      Yoshihito Honsho, Tomoyo Miyakai, Theaki Sakurai, Akinori Saeki, Shu Seki
    • 雑誌名

      Scientific Report

      巻: 3 号: 1

    • DOI

      10.1038/srep03182

    • 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
  • [雑誌論文] 有機半導体材料中の並進-非並進電荷移動度の多角的な解価と解釈2013

    • 著者名/発表者名
      櫻井 庸明, 関 修平
    • 雑誌名

      液晶

      巻: 17 ページ: 67-77

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 電子ドナー・アクセプターπ共役分子二成分系における分離積層ナノ構造の構築2015

    • 著者名/発表者名
      櫻井 庸明, 米田 聡, 筒井 祐介, 関 修平
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      日本大学船橋キャンパス
    • 年月日
      2015-03-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 巨大π共役系分子の集積構造制御とその局所電荷輸送特性の計測2014

    • 著者名/発表者名
      櫻井 庸明
    • 学会等名
      π造形科学若手研究会
    • 発表場所
      熱海紀州鉄道ホテル
    • 年月日
      2014-11-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シシカバブ型フタロシアニンポリマーを用いた電子ドナー/アクセプターπ電子集積材料の設計とその電気伝導特性2014

    • 著者名/発表者名
      櫻井 庸明, 米田 聡, 関 修平
    • 学会等名
      第63回高分子討論会
    • 発表場所
      長崎大学文教キャンパス
    • 年月日
      2014-09-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] フタロシアニンポリシロキサンからなる有機半導体の設計と電子機能(1) : 戦略的なドナー・アクセプター相分離構造の構築2014

    • 著者名/発表者名
      櫻井 庸明, 米田 聡, 中山 徹, 佐伯 昭紀, 関 修平
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス
    • 年月日
      2014-03-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Liquid Crystalline Assembly of Large Discotic π-Systems for Supramolecular Organic Electronics2013

    • 著者名/発表者名
      Tsuneaki Sakurai, Takuzo Aida, Shu Seki
    • 学会等名
      China-Japan Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
    • 発表場所
      蘇州(中国)
    • 年月日
      2013-10-27
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Design and Photoconductive Properties of Electron- Donor/Acceptor Discotic Blends Using Phthalocyaninato-Polysiloxanes2013

    • 著者名/発表者名
      Tsuneaki Sakurai, Satoru Yoneda, Toru Nakayama, Akinori Saeki, Shu Seki
    • 学会等名
      第62回高分子討論会
    • 発表場所
      金沢大学角間キャンパス
    • 年月日
      2013-09-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] シシカバブ型構造を有するフタロシアニンポリマーとペリレンジイミドからなるp/n半導体混合材料の集合構造と電荷輸送特性2013

    • 著者名/発表者名
      櫻井 庸明, 米田 聡, 関 修平
    • 学会等名
      2013年日本液晶学会討論会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2013-09-10
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Toward Segregated Stacking of Donor/Acceptor π-Conjugated Discs Using Shish-Kebab-Type Polymeric Backbone2013

    • 著者名/発表者名
      Tsuneaki Sakurai, Satoru Yoneda, Toru Nakayama, Akinori Saeki, Shu Seki
    • 学会等名
      15th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
    • 発表場所
      台北(台湾)
    • 年月日
      2013-08-01
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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