超近接π積層を示す機能性電子不足π共役分子の新規創製

新颖创造具有超紧密π堆积功能的缺电子π共轭分子

基本信息

批准号：
22KJ1571
负责人：
田島慶太
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

π共役化合物を近接して積層させるためには、分子間の静電反発の低減が重要である。私は、π共役分子を電子不足にすることで、静電反発を抑制できると考えた。本年度の研究では、元来高い電子受容性を持つゼトレンというπ共役分子に注目した。これに対して、本研究指針の要である、イミン型窒素とイミド基の同時導入という手法を用いた。その結果、ジアザゼトレンビスイミドという非常に電子受容性の高い分子の創出に成功した。本分子の結晶構造は、期待通りブリックワーク型の充填構造が観察された。得られた結晶構造をもとに、分子間の電荷移動積分を計算したところ、電子輸送材料としての機能が見込まれた。そこで有機電界効果トランジスタ素子を作成したところ、大気安定なn型半導体材料として機能することを見いだした。しかし、作成した素子の電子移動度は低く留まった。この理由としては、素子上の薄膜中において分子が乱れており、電荷輸送の際のエネルギー損失が大きくなったことが考えられる。また結晶中における分子の積層距離は0.35 nmであり、分子間相互作用が中程度に留まったことも、低い移動度を示した要因の一つと考えられる。また、本分子の高い電子受容性に注目し、還元反応を行った。その結果、大気安定なジアニオン種の単離にも成功した。還元前は弱い赤色蛍光を示す一方で、ジアニオンは強い赤色蛍光を示した。この性質は、生体内イメージング色素としての応用が期待できる結果であった。

为了将 π 共轭化合物紧密堆叠，减少分子之间的静电斥力非常重要。我认为可以通过使π共轭分子缺电子来抑制静电斥力。今年的研究重点是一种名为“zetrene”的 π 共轭分子，它本质上具有高电子接受特性。为了解决这个问题，我们采用了同时引入亚胺型氮和酰亚胺基团的方法，这是本研究指南的核心。结果，他们成功地创造了一种具有极高电子接受特性的分子，称为二氮杂二酰亚胺。正如预期的那样，在该分子的晶体结构中观察到砖砌型堆积结构。根据获得的晶体结构，我们计算了分子间电荷转移积分，发现它可以用作电子传输材料。当他们创建有机场效应晶体管元件时，他们发现它具有大气稳定的 n 型半导体材料的功能。然而，所制造的器件的电子迁移率仍然很低。其原因被认为是器件薄膜中的分子无序，导致电荷传输过程中能量损失增加。此外，晶体中分子的堆积距离为0.35 nm，分子间相互作用保持在中等水平，这也被认为是迁移率低的原因之一。我们还关注该分子的高电子接受特性并进行了还原反应。结果，我们成功地分离出了一种大气稳定的双阴离子物种。而二价阴离子在还原前显示出弱红色荧光，而在还原前则显示出强红色荧光。这一特性对于其作为体内成像染料的应用来说是一个有希望的结果。