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含ホウ素グラフェン分子科学の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 13J04117
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 有機化学
研究機関名古屋大学

研究代表者

松尾 恭平  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2015年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2014年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2013年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード塗布型有機半導体材料 / 縮合多環式π電子系 / ホウ素 / ルイス酸性 / 励起状態 / 光解離 / 有機エレクトロニクス / 両極性有機半導体 / π共役化合物 / ルイス酸 / 光物性
研究実績の概要

含ホウ素ナノグラフェン分子のルイス酸性を利用して、新たな溶液プロセスによる有機薄膜トランジスタ素子作製の手法を開発した。用いたトリナフチルボラン誘導体は、強いパイスタックに起因して、有機溶媒に対する溶解性に乏しい。一方で、ルイス塩基であるピリジンを含んだ溶媒に対しては、ピリジンと錯形成しパイスタック構造が阻害されるため、溶解性が劇的に向上することを見出した。得られたピリジン錯体の溶液を用いることで、スピンコート法により、ピリジン錯体の薄膜を作製することができた。さらにピリジン錯体の薄膜は加熱操作によって、ホウ素に配位するピリジンを除去することができ、元の三配位ボランの結晶性薄膜へと変換することができた。得られた三配位ボランの薄膜を用いて、有機薄膜トランジスタ素子を作製したところ、正孔をキャリアとするp型の電荷輸送特性を示した。低コスト、低温条件かつ大面積での素子作製を実現する上で、材料の溶液プロセス適性は重要である。今回の結果はルイス酸性を示す含ホウ素縮合多環式分子が汎用的な塗布型有機半導体材料となりうることを示した結果である。
また、前年度に見出したホウ素ピリジン錯体の光解離を発展させるために、励起状態におけるホウ素のルイス酸性の変化を分子構造修飾により制御することに取り組んだ。トリアリールボラン部位に強い電子アクセプターであるナフタレンジイミド部位を導入した誘導体を合成し、光物性の詳細を検討した。その結果、基底状態におけるルイス酸性に大きな変化が見られなかった一方で、励起状態における解離挙動が観測されなくなった。これは、電子アクセプターの導入により、励起状態におけるルイス酸性が大きく向上したためであると考えられる。この結果は、有機ホウ素化合物の錯形成ダイナミクスにおける新たな知見であり、新たな光応答性材料の開発に繋がると期待される。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Photodissociation of B–N Lewis Adducts: A Partially Fused Trinaphthylborane with Dual Fluorescence2014

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Matsuo, Shohei Saito, Shigehiro Yamaguchi
    • 雑誌名

      Journal of American Chemical Society

      巻: 136 号: 36 ページ: 12580-12583

    • DOI

      10.1021/ja506980p

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] トリアリールボランの励起状態におけるルイス酸性の制御2016

    • 著者名/発表者名
      松尾恭平、齊藤尚平、山口茂弘
    • 学会等名
      日本化学会第96春季年会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Boron-Embedded Polycyclic π-Conjugated Systems as Solution Processable Organic Semiconductors2015

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Matsuo, Shohei Saito, Shigehiro Yamaguchi
    • 学会等名
      The 16th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA-16)
    • 発表場所
      マドリード、スペイン
    • 年月日
      2015-07-05
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ホウ素–窒素配位結合を有するルイス酸塩基錯体の光解離2014

    • 著者名/発表者名
      松尾恭平、齊藤尚平、山口茂弘
    • 学会等名
      第41回有機典型元素化学討論会
    • 発表場所
      宇部市文化会館
    • 年月日
      2014-11-27 – 2014-11-29
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ホウ素を含む多環式π共役化合物の両極性電荷輸送特性2014

    • 著者名/発表者名
      松尾恭平、齊藤尚平、山口茂弘
    • 学会等名
      第25回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2014-09-07 – 2014-09-09
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 三配位ホウ素を組み込んだ新規縮合多環式π共役分子のルイス酸性と光物性2014

    • 著者名/発表者名
      松尾恭平, 齊藤尚平, 山口茂弘
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ホウ素を含む新規平面π共役分子の合成とカラムナー構造の形成2013

    • 著者名/発表者名
      松尾恭平, 齊藤尚平, 山口茂弘
    • 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
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ホウ素を含む新規縮合多環式π共役分子の合成と物性2013

    • 著者名/発表者名
      松尾恭平, 齊藤尚平, 山口茂弘
    • 学会等名
      第7回有機π電子系シンポジウム
    • 発表場所
      高崎ビューホテル
    • 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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