サブナノオーダーでの有機電荷移動錯体の配列制御と有機デバイスへの展開

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21J22405
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 齋藤 恵里佳 山形大学, 大学院有機材料システム研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2021-04-28 – 2026-03-31
• Keywords: 電荷移動錯体 / πスタッキング / 有機共結晶 / イオンペア / 有機太陽電池

Outline of Annual Research Achievements

炭素数1-8のアルキル鎖を有するviologenとテトラシアノインダンアニオン（TCNIH-）からなる高結晶性共塩が、系統的な側鎖長の変化によりCT特性および配列の制御が達成できると着想し、単結晶X線構造を用いた理論計算および各種特性評価を実施した。その結果、全く同じ分子骨格を持つイオンペアからなる塩でも、分子へ修飾するアルキル鎖長の違いにより、カラムナー構造、スリップドカラムナー構造、独立構造の3種に分類されたCT錯体を形成することを見出した。さらにこれらの集合形態は、光学特性ともも大きく相関することを明らかにしている。カチオン種・アニオン種との面間隔距離とCT効率との相関については、理論計算による評価を検討中である。これらの研究成果について、論文投稿の準備を進めている。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本採用は秋からの施行であり、目標の一つである置換基のD-A配列への影響の解明は順調に進んでいる。一方で、本系によって得られた集合体は電気抵抗が大きく伝導性が乏しいことがわかったため、他の系についても検討する必要がある。

Strategy for Future Research Activity

TCNIH-の他、テトラシアノキノジメタンラジカルアニオンとπ共役系カチオンからなるイオンペア集合体を構築し、それらを用いた光機能性材料やオプトエレクトロニクスデバイスとしての応用にも挑戦する。特に、周辺修飾により電子パスが1次元に並ぶカラムナー構造の構築を目指す。その後それらの物性・電気伝導性などを確認し、まずは光応答性を報告するための簡易デバイス化を進める。