| 研究課題/領域番号 |
23K26630
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| 補助金の研究課題番号 |
23H01937 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分32020:機能物性化学関連
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| 研究機関 | 長崎大学 |
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研究代表者 |
田原 弘宣 長崎大学, 総合生産科学研究科(工学系), 助教 (80631407)
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| 研究分担者 |
村上 裕人 長崎大学, 総合生産科学研究科(工学系), 教授 (30274624)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
2025年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2024年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2023年度: 10,140千円 (直接経費: 7,800千円、間接経費: 2,340千円)
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| キーワード | イオン液体 / 電荷移動相互作用 / 深共晶イオン液体 / エレクトロクロミズム / 深共晶溶媒 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電圧を加えることで色が変わる（エレクトロクロミックな，EC）素材は，低電圧で駆動し，かつ場所をとらないデバイスとして調光ガラスや表示デバイスに適している。しかし，そのような素材は化学的安定性や色調が乏しく，液漏れやクラックなどのデバイスそのものの物理的安定性の問題がある。そこで本研究では，化学的安定性や物理的安定性をクリアする物質として電荷移動型深共晶ECイオン液体の研究を行う。様々なECイオン液体を創製し，カラーバリエーションを一挙に拡張することを目指す。さらに，複数種類のECイオン液体を用い，電位によって色調をコントロール可能な表示デバイスの実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
酸化還元反応で色が変わるエレクトロクロミック(EC)特性を示すイオン液体は，表示のON/OFFサイクル安定性が極めて高いのみならず，高コントラストな表示デバイスとして有用である。しかし，ECデバイスの色調を増やすにはそれに応じた色を示すEC物質が必要であるが，剛直で平面性の高いカチオン性EC物質は分子量が大きくなりやすく，融点も高くなる傾向にあるため，狙った色を示すECイオン液体の分子設計が難しい。そこで本研究では，新しい液体化手法である電荷移動(CT)相互作用のドナー分子とカチオン性EC物質と混合して得られるCT性深共晶ECイオン液体の設計法を提案し，ECイオン液体のカラーバリエーションを一挙に拡張することを目指す。さらに，複数種類のEC物質を混合して得られるCT性深共晶ECイオン液体を用い，電位制御による多彩な色調変化を示すECデバイスの実現を目指す。
2023年度は，(1)イオン性EC物質の合成と融点評価，ならびに(2)CT相互作用によるイオン性化合物の融点への影響の調査を行った。(1)イオン性EC物質として，N-アルキルアクリジニウム塩やN-アルキルピリジルピリジニウムを合成した。融点は20℃～40℃程度であり，室温で過冷却状態を維持する時間が短く，このイオン性物質単独では，加熱すること無しに室温イオン液体としての利用は困難であると判断した。EC特性については，アセトニトリルを溶媒としてサイクリックボルタンメトリーと吸収スペクトルの同時測定で評価した。(2)イオン性化合物をアクセプターとして，中性の電子ドナー性物質を混合させたCT複合体の融点に関する調査を行った。まずは，融点が高いジメチルビオロゲンのビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミドとN-エチルカルバゾール，N-ヘキシルカルバゾールの混合物の融点を測定し，両者の混合比をパラメータとして相図の作成を行った。
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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
今年度は，(1) 2~3種類のイオン性化合物の合成と融点やEC特性の評価と，(2) CT相互作用に基づく深共晶イオン液体の実現可能性について調査を行ったが，次の観点で次年度に繋がる有用な結果を得たため，このような評価とした。(1)については，イオン性化合物の単独の分子設計で，イオン性複素芳香族のイオン液体化が可能な見通しが立つと共に，CTドナーの導入によって分子設計無しで，室温で液体となる可能性が見いだせた。(2)について，現時点でジアルキルビオロゲンとN-アルキルカルバゾールの混合物で共晶点は見いだせなかったが，CT複合体形成による凝固点降下は確認出来た。
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| 今後の研究の推進方策 |
(1)について，他のイオン性複素芳香族のイオン液体化に取り組む。さらに，電気化学特性や分光電気化学特性調査を進め，ライブラリ化を図る。また，(2)の観点での調査のため，現在，いくつかの種類のジアルキルビオロゲンとN-エチルカルバゾールの混合物の相図作成に取り組んでいる。また，ビオロゲン化合物に加えて，(1)で合成した複素芳香族カチオン種に対する電子ドナーを混合することに対するイオン液体化の検討も行う。
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