| 研究課題/領域番号 |
22K05258
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分35030:有機機能材料関連
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
村上 裕人 長崎大学, 工学研究科, 教授 (30274624)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | ビオローゲン / イオン液体 / エレクトロクロミズム / 酸化還元活性イオン液体 / 多色化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ビオローゲン(V)型イオン液体(エレクロトクロミック(EC)物質)とフェロセン(Fc)型イオン液体(対極補償物質)から構築した無希釈・無溶媒系イオン液体ECデバイスが，ECデバイスの欠点を一挙に解決できるだけでなく，EC物質の高濃度化により，ECデバイスの薄型化，フレキシブル化，および高速応答化を達成できると考えている。本研究では，①V-Fc連結型イオン液体やV型イオン液体の分子設計の最適化によるそれぞれのイオン液体の低粘性化とそれらのECデバイスの高速応答化，②V型イオン液体の分子設計の多様性によるECデバイスのマルチカラー化，③ゾル―ゲル転移を利用したECデバイスの省電力化を目指す。
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| 研究実績の概要 |
ジアリールビオローゲンのエレクトロクロミズムは不明な点が多い。そこで，分光電気化学とDFT計算により，ジアリールビオローゲンの還元体の光吸収を説明する。
ジフェニルビオローゲン[dPhV][TFSI]2及びビス(ジニトロフェニル)ビオローゲン[dnPhV][TFSI]2の電気化学測定を，作用極にAu disk，対極にAu coil，参照極にAg wire (Ag/Ag+)を用い，非水系溶液内で行った。酸化還元による色の変化を測定するため，作用極にPt mesh，対極にPt wire，参照極にAg wire (Ag/Ag+)を用いい，分光電気化学測定も行った。
[dPhV][TFSI]2の1電子還元体（-0.8 V）は436 nm, 651 nm, 714 nmに極大吸収を示した。一方， [dnPhV][TFSI]2の1電子還元体（-0.7 V）は416 nm, 880 nmに極大吸収を示した。定常時の吸光度は[dPhV][TFSI]2が0.880 (651 nm，ε=8800 M-1 cm-1)，[dnPhV][TFSI]2が1.24 (880 nm，ε=12400 M-1 cm-1)であった [dPhV][TFSI]2と[dnPhV][TFSI]2を比較すると，[dPhV][TFSI]2では可視光における緑色の吸収を示し，[dnPhV][TFSI]2では可視光における黄みがかった緑色の吸収と近赤外に吸収を示した。これらは，[dPhV][TFSI]2はビピリジニウム骨格内での遷移であり，[dnPhV][TFSI]2はジニトロフェニル基へのCT遷移の影響であると考えた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
これまでに，ジアルキルビオローゲンのTFSI塩の紫色に加え，ジアリールビオロゲンのTFSI塩が緑色，N-アルキル-4-ピリジルピリジニウムのTFSI塩が赤色を示すことが分かった。また，ビス(ジニトロフェニル)ビオローゲンのTFSI塩が緑色とともに近赤外にも大きな吸収をもつことが分かった。これらの他にも，還元することで黄色や橙色に色が変化する複素芳香族化合物の合成にも成功している。色のバリエーションを増やすため，種々の複素芳香族化合物のアンモニウム化およびイオン液体化も進行中である。
一方，ゾル－ゲル転移を利用したECデバイスの省電力化に向けた取り組みとして，アゾベンゼン型イオン液体の合成した。得られたアゾベンゼン型イオン液体を希釈した溶液系では明確な光異性化挙動を示したのに対し，ニート状態では明確な光異性化挙動を示さなかった。これは，アゾベンゼン型イオン液体の粘性が高いためと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
目標２のマルチカラーECデバイスを開発するため，EC物質の合成とそれらのEC挙動，特に色彩と着色の可逆性について検討を行う。具体的には，これまでに合成したビオローゲン誘導体や複素芳香族化合物のサイクリックボルタモグラム測定を行い，それらの酸化還元挙動についての知見を得る。色の発色・退色，コントラストなどについては，繰り返し定電位電解により検討する。その際，着色の詳細（波長，吸光係数など）を知るために，定電位電解時の吸収スペクトルの“その場”測定を行う。また，吸収（ΔAbs）が飽和するまでのタイムコースも測定し，色の拡散について検討する。さらに，定電位電解時の電気量（Q）のタイムコースを測定することで，差吸収スペクトル測定の結果と合わせて着色効率（Abs/Q）を見積もる。
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