| 研究領域 | π造形科学: 電子と構造のダイナミズム制御による新機能創出 |
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| 研究課題/領域番号 |
26102008
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
福島 孝典 東京工業大学, 資源化学研究所, 教授 (70281970)
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| 研究分担者 |
庄子 良晃 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (40525573)
石割 文崇 東京工業大学, 資源化学研究所, 助教 (00635807)
梶谷 孝 東京工業大学, 資源化学研究所, 講師 (20469927)
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| 研究期間 (年度) |
2014-06-27 – 2019-03-31
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| キーワード | π電子系科学 / 自己組織化 / ソフトマテリアル / 有機薄膜 / 有機エレクトロニクス / 有機化学 / 超分子化学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、独自に設計した二次元集合化能力をもつシンプルな分子モチーフを基盤とし、「ナノとマクロをつなぐ」方法論を開拓するとともに、巨視的にも構造異方性と完全性を有するπシステムを造形する。こうして得られる大規模分子集積体に、優れた伝導性、光応答性、磁性などを有する π電子ユニットを組み込み、それらの機能を異方的に集約・増幅させることで発現する新現象・新機能を探求することを目的としている。初年度の平成26年度では、大面積二次元集積化を可能にするモジュールである、三枚羽根分子「三脚型トリプチセン」を基盤とした研究を展開した。申請者らのグループではすでに、トリプチセンの対称面の片方に長鎖アルキル基を導入した誘導体が、自己集合により極めて大面積かつ完全な配向性を有する薄膜を与えることを見出している。本研究では第一に、その特異な分子集積メカニズムについて詳細な検討を行った。その結果、「二次元（トリプチセンの入れ子状パッキング構造） + 一次元（アルキル基を介した層状構造）」という構造要素が大面積化にとって重要であることを見出した。さらに、その構造化過程は、通常の結晶核生成・成長メカニズムではなく、核生成の後、それらが動的な状態を経て融合し、構造秩序が全体に伝搬するユニークなメカニズムであることを示唆する結果を得ている。この成果を論文としてまとめ、学術誌に投稿した。この展開研究として、三脚型トリプチセンへの電子機能の付与を目的とし、優れた正孔輸送能を有するベンゾチエノベンゾチエニルユニットや、双極子モーメントを有するローターユニットを導入した三つ又型トリプチセン誘導体を合成し、その集積化能についても検討を行った。上記の研究に加え、特異な湾曲π共役系分子をワンポット反応で一挙に構築する新しい反応を見出している。
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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
平成２６年度には、大面積有機薄膜の基盤材料である三脚型トリプチセンの分子集積メカニズムの解明に成功した。これは、今後展開研究を行う上で極めて重要な知見である。また、様々な電子機能を有するトリプチセン誘導体の開発も順調に進行している。また、従来法では合成困難な骨格を有するπ電子系分子の新規構築法を偶然見出したことは、本研究を飛躍的に発展させるものと期待している。この反応が、前例のない機構により進行していることを示唆する結果も得ている。合成化学のみならず、反応化学の分野にも大きなインパクトを与える可能性がある。以上より、研究の進捗はおおむね良好であると判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２６年度に引き続き、平成２７年度は種々のπ電子機能団を三脚型トリプチセンに導入した分子を中心に、それらを用いた大面積薄膜ならびに単分子膜を構築する。２６年度において開発したいくつかの分子について、領域研究者との共同研究を開始しており、それらを一層精力的に展開する。例えば、電子機能を有する大面積薄膜の物性評価は関（A03）との協働により、Time-of-Flight法や非接触マイクロ波伝導度測定法などを用いて行う。大面積ローターアレイの誘電応答性評価については芥川（A02）との協働研究により実施する。開発した巨視的π造形システムを、竹延（A03）との協働によりデバイスに実装し、素子特性の評価を行う。さらに、大規模分子集積化を可能にするビルディングブロックを探索する。既に、ユニークな構造化挙動の兆候を示す分子も見出しており、その物質の構造解析を足立（A03）との連携により推進している。一方、新手法により合成された特異な立体構造をもつπ電子系分子ならびに集合体の物性予測は多田・杉本ら（A03）との連携により実施する予定である。得られた成果は杉本（A03）による電子状態評価とデータベース化に逐次反映させ、ビルディングブロックの設計にフィードバックして巨視的π造形システムの先鋭化を図る。得られた成果の学会・論文発表も積極的に行う。
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