| 研究領域 | 特異構造の結晶科学：完全性と不完全性の協奏で拓く新機能エレクトロニクス |
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| 研究課題/領域番号 |
19H04538
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
芦沢 実 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (80391845)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020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)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | 有機半導体 / チエノイソインジゴ / キノイド構造 / 近赤外光吸収 / 電界効果トランジスタ / 伸縮性 / 水素結合 / アンバイポーラ特性 / 単結晶トランジスタ |
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| 研究開始時の研究の概要 |
チエノイソインジゴ骨格を基本とし、分子両末端に熱によりディスオーダーするかさ高いアルキルシリル基を導入した分子を開発する。開発したチエノイソインジゴ分子は近赤外から赤外領域の光吸収特性を示す。単結晶構造を明らかにするとともに作製した単結晶トランジスタにこの領域の光を照射し、光熱変換現象を用いてアルキルシリル基のディスオーダーに基づく構造相転移（欠陥構造）を誘起する。結晶構造の変化を、トランジスタ特性（電流及び閾値電圧）の変化として捉える。
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| 研究実績の概要 |
チエノイソインジゴ骨格はキノイド構造の寄与が大きく、近赤外光吸収特性を示す有用な骨格である。本年度はチエノイソインジゴ骨格を用いて、キノイド化したチエノイソインジゴ骨格の合成を試みた。ベンゼン環及びチオフェン環のグリニャール試薬を用いて、チエノイサチンの2量体への付加、還元反応を経由して、標的であるキノイド型チエノイソインジゴ骨格の合成に成功した。また単結晶構造解析を行い、結合交代や電子構造を詳細に調べキノイド構造の形成を明らかにした。またこのキノイド型チエノイソインジゴ骨格をベースに、ジケトピロロピロール骨格及びチエノイソインジゴ骨格との共重合ポリマーの合成に成功した。これらのポリマーは、狭いエネルギーギャップを持ち近赤外光吸収特性を示す。特にチエノイソインジゴをベースにしたポリマーは、電界効果トランジスタにおいてゲート電圧を印可することなく、比較的高い電気伝導性（10-3 S/cm)を示した。これはキノイド構造導入により、フロンティア軌道がポリマー鎖内での非局在化に起因することを明らかにした。
現在の有機エレクトロニクスはバイオメディカル分野への応用研究が積極的に行われている。世界の研究の方向性を踏まえ、共役系を水素結合形成可能な側鎖で切断したモノマー（CBユニット）を、ポリマー主鎖中の特異構造と捉えて、この特異構造部位に収縮性を持たせる分子設計を行い新規ポリマーの合成に成功した。特に水素結合の強さとポリマー薄膜における応力緩和機構を調べた。その結果ユリア結合の導入が、応力緩和に効果的であることを見出した。さらに合成したポリマーはフルストレッチのトランジスタを作成したところ、伸縮に対して優れた移動度（10-1 cm2/vs)を示した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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