単一成分有機電導体の開発

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 03804039
• 研究機関: 岡崎国立共同研究機構
• 研究代表者: 山下 敬郎 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助教授 (90116872)
• 研究分担者: 田中 彰治 岡崎国立共同研究機構, 分子科学研究所, 助手 (20192635)
• キーワード: 有機電導体 / 有機半導体 / 単一成分導体 / 分子性結晶 / ヘテロ原子接触 / チアジアゾール

研究概要

先に開発した新規な有機半導体であるビス[1.2.5]チアジアゾローPーキノビス(1,3ージチオール)(BTQBT)を基に新分子の開発研究を行った。まず、その類似体として、チアジアゾール環をピラジン環に換えた分子BPYQBTを合成した。この分子では分子内での1,3ージチオール環の間の共役が強くなるためドナー性が増し、電導度が約1桁上昇した。さらに、BTQBTの分極を強めるために、1つの1,3ージチオール環をカルボニル基にしたBTQTを合成した。BTQBTが1,3ージチオール環のS…S接触で特異なシート状のネットワークを形成していたのとは異なり、BTQTはカラム構造をとっており、カラム間にS…S,S…N,S…Oの短いヘテロ原子接触が見られた。BTQTは分子内の1,3ージチオール環からカルボニル基ヘの電荷移動のために、BTQBTより吸収は長波長シフトしている。物性では特異な電流ー電圧特性が見られ、電圧を上げると電流値の急上昇が観測された。また、BTQBTの1つのチアジアゾール環をベンゼン環にしたTBQBTを合成した。この分子は、ベンゼン環のペリ位の水素の立体障害で非平面であるが、単一成分でBTQBTに匹敵する電導性を示した。ファン型の分子であるが、結晶状態でスタッキング方向にπー執道の重なりがよいためと考えられる。なお、TBQBTのジベンゾ体は良好な電導性の1:1カチオンラジカル塩を生成した。一方、バンドギャップの小さな導電性ポリマーとして、非古典的ヘテロペンタレンを構成単位として有するポリチオフェン誘導体を合成した。このポリマーは、0.9eVの小さなバンドギャップを示し、Pードーピングもnードーピングも容易に行うことができた。さらに、分極率の大きい1,3ージチオール環を有する新しいポリマーを合成し、約50Scm^<-1>の高い電導度を実現できた。

研究成果

• [文献書誌] M.Kozaki,S,Tanaka,Y.Yamashita: "Preparation and Properties of Poly-4-(1,3-dithio-2-ylidens)-4H-cyclopenta[2,1-b;3,4-b']dithiophene and Its Derivatives" J.Chem.Soc.,Chem.Commun.1137-1138 (1992)
• [文献書誌] Y.Yamashita,S.Tanaka K.Imaeda,H.Inokuchi M.Sano: "Preparation and Properties of Bis[1,2,5]thiadiazolo-p-quinobis-(1,3-dithiole)(BTQBT)and Its Derivatives. Novel Organic Semiconductors" J.Org.Chem.57. 5517-5522 (1992)
• [文献書誌] Y.Tsubata,T.Suzuki,T.Miyashi,Y.Yamashita: "Single-Component Organic Conductors Based on Neutral Radicals Containing the Pyrazino-TCNQ Skeleton" J.Org.Chem.57. 6749-6755 (1992)
• [文献書誌] Y.Yamashita,S.Tanaka: "Crystal Structures of Cation Radical Salts of a Bis(1,3-dithiolo)Ponor Containing a 1,2,5-Thiadiazole Unit" Chem.Lett.73-76 (1993)
• [文献書誌] M.Kozaki,S.Tanaka,Y.Yamashita: "Preparation and Properties of 7-(1,3-Dithiol-2-ylidene)-7H-Cyclopenta-[1,2-b;4,3-b']dithiophenes and Their Polymers" Chem.Lett.533-536 (1993)
• [文献書誌] S.Tanaka,Y.Yamashita: "Synthesis of a Narrow Band Gap Heterocyclic Polymer:Poly-4,6-di(2-thienyl)thiens[3,4-C][1,2,5]thiadiazole" Synthetic Metal. (1993)