• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2019 年度 実施状況報告書

アズレンを基盤とする新奇π共役系有機半導体の開発:高性能化と新機能創出

研究課題

研究課題/領域番号 18K05071
研究機関山形大学

研究代表者

片桐 洋史  山形大学, 大学院理工学研究科, 教授 (40447206)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードアズレン / π共役系 / 分子軌道制御 / ビアズレン / オリゴアズレン / 有機半導体材料 / 対称性
研究実績の概要

今年度は,まず,アルキル基の異なるテルアズレン誘導体の合成とFET特性の評価を行った.その結果、アルキルテルアズレン類の合成法を確立することに成功した.また,アルキル基の偶奇性によって溶解性と薄膜構造に顕著な違いが生じることを明らかにした.特に,奇数のアルキル基をもつ化合物では,溶液プロセスによって高い配向性をもった薄膜が得られた.続いて,ポリアズレンの合成を検討した.選択的なハロゲン化の条件を得ることが困難であり,現時点では重合に適したモノマーの合成には至っていない.しかしながら,これまで反応の進行が確認できなかった鈴木カップリング反応の最適条件を見出すことができた.本結果を基に,次年度はエンドキャップ型アズレンオリゴマーの開発を検討する.さらに,アズレンの2,6位で拡張されたビアズレンについて,ビアズレン異性体構造と電界効果トランジスタ(FET)特性の関係を詳しく調査することで,オリゴアズレンの電荷移動における分子構造と分子軌道対称性の両方の重要性と優位性を明らかにすることができた.具体的には,分子の平面性,共役系の拡張,再配向エネルギーに同様の傾向があること,正孔移動度には加えて分子軌道分布が影響を与えることを明らかにした.一方,ビアズレンの構造異性体である2,2'-ビナフタレンは分子の配向性が低くFET特性を示さなかった.すなわち,アズレンの2,6位での二量化は,5員環と7員環の構造的特徴によって線形構造を形成する.したがって,芳香族化合物の観点から比較的非対称であるアズレンは,ビアズレンでは高い対称性を獲得する.一方,ナフタレンの2位で二量化はアズレンとは対照的に構造の対称性を失う.以上の知見は,アズレンだけでなく奇数環からなる非交互炭化水素を基盤とした材料設計に重要な指針を与えるものである.

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

当初の計画通り,テルアズレンの片側に長鎖アルキル基を導入した材料群の合成に成功し,アルキル基の偶奇性についての知見を得ることができた.また,鈴木カップリング反応の最適条件を見出すことができた.π共役系の拡張において奇数環がもたらす構造的優位性も明らかになり,エンドキャップ型の分子設計に向けて新たな方針を見出した.以上の結果から、本研究は概ね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

最終年度は,当初の計画通りテルアズレンよりも拡張されたオリゴアズレンの合成と評価を行う.高い溶解性の獲得を目指してアルキル基の偶奇性の効果と他の官能基を導入し,アズレン骨格を基盤とした安定かつ溶液プロセス可能なn型OFET材料の開発を目指す.また,最適化された鈴木カップリング反応の条件下,エンドキャップ型のオリゴアズレンを合成する.分子構造,電子構造,結晶構造についてこれまで得られた知見を基にアズレン系有機半導体材料の高性能化を検討する.

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Linear Biazulene Isomers: Effects of Molecular and Packing Structure on Optoelectronic and Charge-Transport Properties2020

    • 著者名/発表者名
      Shibuya Yusuke、Aonuma Kazuhiro、Kimura Tomohiro、Kaneko Takuro、Fujiwara Wataru、Yamaguchi Yuji、Kumaki Daisuke、Tokito Shizuo、Katagiri Hiroshi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 ページ: 4738~4746

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b11214

    • 査読あり
  • [学会発表] 直線状ビアズレン異性体の構造物性相関およびFET特性2019

    • 著者名/発表者名
      渋谷勇助、青沼和宏、熊木大介、 時任静士、片桐洋史
    • 学会等名
      第28回有機結晶シンポジウム
  • [備考] 山形大学大学院理工学研究科 片桐研究室

    • URL

      http://katagiri.yz.yamagata-u.ac.jp/

URL: 

公開日: 2021-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi