アルコールに可溶な前躯体を利用した有機半導体材料の開発とセンサーへの展開研究

• 研究課題/領域番号: 26810107
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 有機・ハイブリッド材料
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 渡邊 源規 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 助教 (60700276)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2014年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
• キーワード: 酸素センサー / インジゴ / 有機半導体 / 溶液プロセス / 酸素ー光応答型電極 / インディゴ / 有機材料化学 / 有機電界効果トランジスタ / センサー / 構造有機化学

研究成果の概要

本研究ではアルコールに可溶な新規有機半導体の前駆体の開発と、これを用いた半導体材料への化学的刺激による変換、並びにこの変換を利用した電荷輸送能の評価と光・化学刺激応答センサーへの展開を行うことを目的とし、アルコール溶解部位の開発と化学刺激により構造変換可能な有機半導体材料の開発を行った。一連の研究により、アルコールに可溶な新規材料としてアルキル鎖修飾ロイコインジゴを見出し、酸素刺激により半導体材料アルキルインジゴへと変換した。この結果を基に得られた新規アルキルインジゴデバイスは酸素－光応答による新規化学センサーへの展開が可能であった。

研究成果

• [国際共同研究] 台湾中央研究院/台湾大学/東海大学(台湾)
• [国際共同研究] イリノイ大学/マサチューセッツ工科大学(米国)
• [雑誌論文] Effect of porphyrin molecular structure on water splitting activity of a KTaO3 photocatalyst (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Hagiwara, K. Higashi, M. Watanabe, R. Kakigi, S. Ida, T. Ishihara
  • 雑誌名: Catalysts 巻: 3 号: 3 ページ: 42-42
  • DOI: 10.3390/catal6030042
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis of Dibromo[3.3]paracyclophanes (2016)
  • 著者名/発表者名: Masahiko Shibahara, Motonori Watanabe, Takaaki Miyazaki, Kenta Goto, Taisuke Matsumoto, Teruo Shinmyozu
  • 雑誌名: Synthesis 巻: 48 号: 08 ページ: 1197-1201
  • DOI: 10.1055/s-0035-1560421
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impact of Alkoxy Chain Length on Carbazole-based, Visible Light-driven, Dye Sensitized Photocatalytic Hydrogen Production (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Hidehisa Hagiwara, Yudai Ogata, Aleksandar Staykov, Sean R. Bishop, Nicola H. Perry, Yuan Jay Chang, Shintaro Ida, Keiji Tanaka, Tatsumi Ishihara
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 3 号: 43 ページ: 21713-21721
  • DOI: 10.1039/c5ta04991a
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Synthesis and Investigation of the Effect of Substitution on the Structure, Physical Properties, and Electrochemical Properties of Anthracenodifuran Derivatives (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Yasutaka Doi, Hidehisa Hagiwara, Aleksandar Tsekov Staykov, Shintaro Ida, Taisuke Matsumoto, Teruo Shinmyozu, and Tatsumi Ishihara
  • 雑誌名: The Journal of Organic Chemistry 巻: 80 号: 18 ページ: 91599166-91599166
  • DOI: 10.1021/acs.joc.5b01525
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synthesis and electronic properties of ferrocene-containing organic dyads (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe,* Yuan Jay Chang, Po-ting Chou, Aleksandar Staykov, Masahiko Shibahara, Katsuya Sako, Tatsumi Ishihara, Tahsin J Chow
  • 雑誌名: Tetrahedron Letteers 巻: 56 号: 12 ページ: 1548-1551
  • DOI: 10.1016/j.tetlet.2015.02.012
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystal structure of (E)-2-cyano-3-(12-methyl-12H-benzo[b]pheno­thia­zin-11-yl)acrylic acid (2014)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe,Tatsumi Ishihara
  • 雑誌名: Acta Crystallographica Section E: Crystallographic Communications 巻: E70 号: 9 ページ: o1026-o1027
  • DOI: 10.1107/s1600536814018388
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spacer Effects in Metal-Free Organic Dyes for Visible-Light-Driven Dye-Sensitized Photocatalytic Hydrogen Production (2014)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Hidehisa Hagiwara, Iribe Aoi, Yudai Ogata, Kenta Shiomi, Aleksandar Staykov, Shintaro Ida, Keiji Tanaka, Tatsumi Ishihara
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry A 巻: 2 ページ: 12952-12961
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Synthesis, structure, and physical properties of the 5,5’-position alkylated indigo (2016)
  • 著者名/発表者名: WATANABE, Motonori; UEMURA, Naoki; GOTO, Kenta; HAGIWARA, Hidehisa; IDA, Shintaro; ISHIHARA, Tatsumi
  • 学会等名: 日本化学会 第96春季年会 (2016)
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス、京田辺、京都
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] Small Band-Gap Organic Materials for Opt-Electronic Application and Energy Conversion (2016)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe
  • 学会等名: The 3rd CMS International Symposium
  • 発表場所: Kyushu University, IMCE, Japan
  • 年月日: 2016-01-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] mpact of Alkoxy Chain Length on Carbazole-based, Visible Light-driven, Dye Sensitized Photocatalytic Hydrogen Production (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Hidehisa Hagiwara, Yudai Ogata, Aleksandar Staykov, Sean R. Bishop, Nicola H. Perry, Yuan Jay Chang, Shintaro Ida, Keiji Tanakaa, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: 第9回有機π電子系シンポジウム
  • 発表場所: レイクサイド入鹿、犬山、愛知
  • 年月日: 2015-11-20
• [学会発表] Furan-contained oligoacene and opt-electronic application (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Yuan Jay Chang, Kenta Goto, Masahiko Shibahara, Teruo Shinmyozu, Tatsumi Ishihara, and Tahsin J Chow
  • 学会等名: International Symposium on Construction and Application of Functional Molecules/System
  • 発表場所: Yilan County, Hotel Royal Chiaoshi, Taiwan
  • 年月日: 2015-10-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Synthesis of the Ethynyl-substituent functionalized difuranoanthracene and physical property (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Yasutaka Doi, Hidehisa Hagiwara, Aleksandar Staykov, Taisuke Matsumoto, Teruo Shinmyozu, Shintaro Ida, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: 第26回基礎有機化学討論会 26th Symposium on Physical Organic Chemistry
  • 発表場所: 愛媛大学、松山、愛媛
  • 年月日: 2015-09-24
• [学会発表] Organic dye modified visible light driven photocatalytic water decomposition for hydrogen production (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe
  • 学会等名: 2015 Fall Symposium of Photochemistry Association in Taiwan
  • 発表場所: Tung-Hai University, Taiwan
  • 年月日: 2015-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] Visible light driven photocatalytic water decomposition for hydrogen production (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe
  • 学会等名: 構造有機若手の会２０１５
  • 発表場所: 九州大学伊都キャンパス、福岡、福岡
  • 年月日: 2015-08-31
• [学会発表] Synthesis, Structure, and Physical Property of Novel Difuranoacene (2015)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Yasutaka Doi, Hidehisa Hagiwara ,Shintaro Ida, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: 第52回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場、小倉、福岡
  • 年月日: 2015-07-27
• [学会発表] Novel Metal-Free Donor-Spacer-Acceptor Dyads for Visible Light Driven Dye-Sensitized Water Splitting Hydrogen Production (2014)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe
  • 学会等名: The 8th Taiwan-Japan Bilateral Symposium on Architecture of Functional Organic Molecules
  • 発表場所: Kyushu University (Hakozaki Campus), Fukuoka
  • 年月日: 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] An impact of alkyl chain length for water splitting performance in carbazole-based visible light driven dye-sensitized wate r splitting hydrogen production (2014)
  • 著者名/発表者名: Motonori WATANABE, Hidehisa HAGIWARA, Yudai OGATA, Shen BISHOP, Shintaro IDA, Tanaka KEIJI, Tatsumi ISHIHARA
  • 学会等名: International Conference on Artificial Photosynthesis (ICARP2014)
  • 発表場所: Awaji Yumebutai International Conference Center, Awaji City, Hyogo
  • 年月日: 2014-11-23
• [学会発表] Synthesis, Structure, and Physical Property of Novel Difuranoacene (2014)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Yasutaka Doi, Hidehisa Hagiwara ,Shintaro Ida, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: The 8th Symposium on Organic π-Electron Systems
  • 発表場所: Ryutouen Hotel, Saga
  • 年月日: 2014-11-21
• [学会発表] An Impact of Alkyl Chain Effect in Metal-Free Organic Dyes for Visible-Light-Driven Dye-Sensitized Photocatalytic Hydrogen Production (2014)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Hidehisa Hagiwara Yudai Ogata, Aleksandar Staykov, Shintaro Ida, Keiji Tanaka, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: 25th Symposium on Physical Organic Chemistry
  • 発表場所: Touhoku Univ. Sendai
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] Benzophenothiazine containing Donor-Acceptor Dyads for Photocatalytic Water Splitting Hydrogen Production Reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Hidehisa Hagiwara, Aoi Iribe, Yudai Ogata, Kenta Shiomi, Aleksandar Staykov, Shintaro Ida, Keiji Tanaka, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: 51th Kitakytushu Symposium on Related with Chemistry-Associated Branch
  • 発表場所: Kitakyushu International Conference Center
  • 年月日: 2014-07-28
• [学会発表] Novel Donor-Acceptor Organic Molecules for Visible Light Driven Photocatalytic Dye-Sensitized Water Splitting Hydrogen Production (2014)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe
  • 学会等名: International Conference for Top and Emerging Materials Scientists
  • 発表場所: Downtown Hotel Zhuhai, Zhuhai, China
  • 年月日: 2014-07-23
  • 招待講演
• [学会発表] Spacer Effects in Metal-Free Organic Dyes for Visible-Light Driven Dye-Sensitized Photocatalytic Hydrogen Production (2014)
  • 著者名/発表者名: Motonori Watanabe, Hidehisa Hagiwara, Aoi Iribe, Yudai Ogata, Kenta Shiomi, Aleksandar Staykov, Shintaro Ida, Keiji Tanaka, Tatsumi Ishihara
  • 学会等名: Pre-symposium TOCAT7 in Fukuoka
  • 発表場所: Fukuoka, Kyushu University (Kasuga campus)
  • 年月日: 2014-05-30
• [図書] Hydrogen Energy Engineering: A Japanese Perspective (Green Energy and Technology) (2016)
  • 著者名/発表者名: Aleksandar STAYKOV, Stephen M. LYTH, and Motonori WATANABE
  • 総ページ数: 300
  • 出版者: Hydrogen Energy Engineering
• [備考] Kyushu University I2CNER Motonori Watanabe Lab
  • URL: http://homepage1.canvas.ne.jp/orgchem/publication.html
• [備考] 渡邊源規研究室
  • URL: http://homepage1.canvas.ne.jp/orgchem/index.html