| 研究課題/領域番号 |
21K04834
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| 研究機関 | 兵庫県立大学 |
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研究代表者 |
田原 圭志朗 兵庫県立大学, 理学研究科, 助教 (50622297)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 有機半導体 / ベンゾチエノベンゾチオフェン / ナノ薄膜 |
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| 研究実績の概要 |
絶縁膜表面での錯体ナノ薄膜の作製に向けて、令和3年度は、錯体ナノ薄膜の合成化学的な探索を行った。今年度は特に、優れたホール移動度と大気安定を示す分子性の有機半導体骨格として、ベンゾチエノベンゾチオフェン(BTBT)に注目した。このBTBT骨格を配位子として含む金属錯体を開発し、絶縁体表面に固定化するためのプライマリー層、また、錯体ナノ薄膜として応用することを考えた。
鈴木－宮浦クロスカップリングにより、ピリジル基を導入した新規BTBT誘導体を合成した。さらに、この新規ピリジル誘導体を単座配位子として配位させた、新規シクロメタル化白金錯体を合成した。この白金錯体は、電気化学測定でレドックス活性であることを確認した。また、DFT計算で、HOMOとHOMO-1がエネルギー的に近接しており、それぞれBTBT部位、シクロメタル化白金部位に分布していることがモデル化できた。また、LUMOは、BTBT部位、ピリジル部位に非局在化していた。このように、有機半導体骨格を金属錯体の配位子に導入できることを確認した。
また、このBTBTのピリジル誘導体とかさ高いルイス酸であるトリスペンタフルオロフェニルボランをルイス塩基／ルイス酸相互作用により結合した複合体を合成した。電気化学測定により、この複合体もレドックス活性であることを確認した。また、DFT計算で、ピリジル部位に分布するLUMOが、複合化にってエネルギー準位を下げることがモデル化できた。すなわち、1電子還元状態を取り易くなったことを確認した。この複合体の溶液をシリコン基板上にキャストすると、原子間力顕微鏡観察により、数十nmオーダーのアイランドを形成することが分かった。ナノ薄膜を作製する上で重要な知見を得ることができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
当初想定していたナノ薄膜のビルディングブロックの合成に時間がかかっているため。BTBT骨格の両端にピリジル基を導入した新規配位子を合成したかったが、前段階の合成で、副反応が進行することが分かった。また、官能基の一置換体（副生成物）と二置換体（目的物）を分離する手法も検討したが、確立できなかったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
当初想定していた金属錯体の逐次積層法に拘らず、目的とする電荷捕獲層の合成化学的手法を幅広く検討する。BTBTの官能基化した一置換体を目的の前駆体として、積極的に活用し、新規ナノ薄膜の構築や膜厚の制御をスピーディに検討していく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
主に研究の合成実験の進行が当初の想定よりも遅れているため。また現地参加を想定していた国際学会が延期になったため。
物品費の未使用分を、令和４年度に合成実験等に使用させて頂く。また旅費の未使用分を、令和４年度の学会参加等に使用させて頂く。
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