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2022 年度 実績報告書

5-6-5縮環型共役骨格の特徴を活かしたπ電子グリッドシステムの創成

研究課題

研究課題/領域番号 20K15352
研究機関大阪大学

研究代表者

陣内 青萌  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40861042)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード有機半導体 / 有機太陽電池 / 有機光触媒 / π電子
研究実績の概要

本研究課題ではπ共役系を縦横に拡張することが可能な縮環型π共役ユニットを基盤とし、二次元または三次元状に共役系が広がったπ電子ネットワークを有する高機能有機半導体の創製を試みた。前年度までに、ベンゾジチオフェン(ドナー)とベンゾチアジアゾール誘導体(アクセプター)を連結したドナー・アクセプター連結分子が優れた光触媒活性を示すことを見出した。本年度はドナーユニットとアクセプターユニットの連結が電荷分離過程や光触媒活性に及ぼす影響を調査した。その結果、ドナーユニットとアクセプターユニットの連結方法を適切に選択することで、電荷再結合過程を抑制可能となり、高活性な有機光触媒が実現できることが示唆された。さらに、本年度は三次元構造を特徴とする新規なスピロ型π共役ユニットを開発した。本π共役ユニットを主鎖骨格とするアクセプター材料は電荷が空間的に分離した電子励起状態を有することが見いだされ、有機太陽電池アクセプター材料として高い特性を示した。また、ジベンゾクリセン骨格に着目し、分子全体に拡がったフロンティア軌道をもつアクセプター材料を開発した。本化合物は参照化合物(テトラフェニルエチレン誘導体)と比較して高い誘電率を有する事が明らかとなり、励起子束縛エネルギーの低減に有効であることが示唆された。本化合物は単一成分型有機太陽電池材料として機能し、比較的高い外部量子効率を示した。以上、本年度は二次元または三次元状にπ共役系が拡張した新規化合物の開発を推進し、その電子的性質と半導体機能について明らかとした。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Green-Light Wavelength-Selective Organic Solar Cells Based on Poly(3-hexylthiophene) and Naphthobisthiadiazole-Containing Acceptors toward Agrivoltaics2023

    • 著者名/発表者名
      Jinnai Seihou、Oi Ayumi、Seo Takuji、Moriyama Taichi、Terashima Masahiro、Suzuki Mitsuharu、Nakayama Ken-ichi、Watanabe Yasuyuki、Ie Yutaka
    • 雑誌名

      ACS Sustainable Chemistry & Engineering

      巻: 11 ページ: 1548~1556

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.2c06426

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of the rigid and sterically bulky structure of non-fused nonfullerene acceptors on transient photon-to-current dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      Jinnai Seihou、Murayama Kasumi、Nagai Keisuke、Mineshita Megumi、Kato Kosaku、Muraoka Azusa、Yamakata Akira、Saeki Akinori、Kobori Yasuhiro、Ie Yutaka
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 10 ページ: 20035~20047

    • DOI

      10.1039/D2TA02604J

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Cross-conjugated isothianaphthene quinoids: a versatile strategy for controlling electronic structures2022

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto Keitaro、Quintero Sergio Moles、Jinnai Seihou、Jeong Eunjeong、Matsuo Kyohei、Suzuki Mitsuharu、Yamada Hiroko、Casado Juan、Ie Yutaka
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 10 ページ: 4424~4433

    • DOI

      10.1039/D1TC05794D

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Ladder-Type Fused p-Conjugated Units Bearing Spirocyclopentadithiophenes for Non-Fullerene Acceptors in Organic Solar Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Kai, Takuji Seo, Hajime Nitta, Seihou Jinnai, Yutaka Ie
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] Synthesis, Properties, and Application of an Alkylthiophene-fused Naphthobisthiadiazole unit as Non-fullerene acceptors2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Mori, Takuji Seo, Seihou Jinnai, Yutaka Ie
    • 学会等名
      26th SANKEN International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] ドナー・アクセプター連結型有機光触媒の開発と分子変換反応への応用2022

    • 著者名/発表者名
      陣内青萌、細田靖、家裕隆
    • 学会等名
      第49回有機典型元素化学討論会
  • [学会発表] ジチエノナフトビスチアゾールを導入したA-D-A型電子受容性分子の合成、物性、および太陽電池特性2022

    • 著者名/発表者名
      森宥貴、瀬尾卓司、陣内青萌、家裕隆
    • 学会等名
      第32回基礎有機化学討論会
  • [学会発表] 剛直かつ立体的に嵩高い構造が非フラーレン型アクセプターの太陽電池特性に与える影響2022

    • 著者名/発表者名
      陣内青萌、村山加純、永井恵介、村岡梓、山方啓、佐伯昭紀、小堀康博、家裕隆
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
  • [学会発表] 非縮環型有機太陽電池アクセプターの開発と励起子・電荷ダイナミクス2022

    • 著者名/発表者名
      陣内青萌
    • 学会等名
      第16回物性科学領域横断研究会
  • [学会発表] Development of New Electron Acceptor for Organic Solar Cells Using Spirofluorene-Flanked Cyclopentathiophene as a π-Conjugated Linker2022

    • 著者名/発表者名
      Seihou Jinnai, Yutaka Ie
    • 学会等名
      19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Alkylthiophene-fused Naphthobisthiadiazole Towards Novel Acceptor Materials for Organic Solar Cells2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Mori, Takuji Seoi, Seihou Jinnai, Yutaka Ie
    • 学会等名
      19th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Donor-Acceptor Type Organic Photocatalysts and Application to Chemical Transformation Reactions2022

    • 著者名/発表者名
      Seihou Jinnai, Yasushi Hosoda, Yutaka Ie
    • 学会等名
      International Symposium on Innovative Reactions through Controlling Electrons
    • 国際学会
  • [備考] 陣内 青萌 (research map)

    • URL

      https://researchmap.jp/jinnai.seihou

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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