自己組織能を有する液晶性有機半導体材料の創製と機能開拓

具有自组织能力的液晶有机半导体材料的创建及功能开发

基本信息

批准号：
06J09863
负责人：
安田琢麿
金额：
$ 2.18万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

液晶のもつ異方性や動的特性を利用した機能性ソフトマテリアルの構築が近年注目を集めている。本研究では、π共役分子のもつ優れた電子・光・レドックス機能と液晶の特性を融合することにより、高次の秩序構造を保持した機能性有機半導体材料を構築することを目的とした。拡張π共役構造を有するオリゴチオフェンをモチーフにした機能性液晶分子の自己組織化ナノ構造の制御と電子・光機能について検討を行った。分子両末端に複数のアルキル基を導入したπ共役ポリカテナーオリゴチオフェンを有機金属カップリング反応を用いて合成した。得られたオリゴチオフェンのサーモトロピック液晶性を偏光顕微鏡観察、示差走査熱量測定およびX線回折測定により調べたところ、スメクチック相、カラムナー相、キュービック相などの多様な液晶相を発現した。これらの液晶ナノ構造はπ共役部位とアルキル部位の体積比の違い基づいて、自己組織的に形成することがわかった。π共役部位の集合構造に基づく特異的な電子・光機能の発現を指向し、液晶状態における電荷輸送特性を調べた。その結果、拡張π共役部位からなるレイヤーおよびカラム状構造が、有効な電子伝導パスとして機能することが明らかとなった。また、これらのポリカテナーオリゴチオフェン液晶を一軸的に配向させて作製した薄膜は、高い偏光発光特性を示した。偏光比は約11であり、赤色発光が観測された。さらに、オリゴチオフェンの薄膜は、電気化学的酸化還元に伴い顕著な色調変化(エレクトロクロミズム)を示すことがわかった。また、オリゴチオフェン以外にもレドックス活性π共役分子であるテトラシアノアントラキノジメタンや双安定性[2]ロタキサンの液晶化および物性評価についても検討を行った。特に、液晶性[2]ロタキサンにおいては、レドックス刺激によって環状部位が軸部位を可逆的に移動(シヤトリング)することをサイクリックボルタンメトリーおよび紫外可視吸収スペクトルにより明らかにした。非共有結合性相互作用や分子のトポロジーを制御し、超分子化学的な特性を利用することにより、分子のバルク状態における集合構造を制御し、その諸物性を明らかにすることができた。

近年来，利用各向异性和动态特性的功能软材料的构建引起了人们的注意。这项研究旨在构建功能性有机半导体材料，通过将π共轭分子的出色电子，照片和氧化还原函数与液晶的特性相结合，从而保留了更高秩序的结构。我们用具有扩展的π共偶联结构的寡噻吩基序调查了功能液晶分子的自组装纳米结构和电子和光度功能。使用有机金属偶联反应合成了分子两端引入多个烷基的π偶联的多结合寡噻吩。通过极化显微镜，差异扫描量热法和X射线衍射测量测量以及各种液晶相（如近晶相，柱状相和立方相），通过极化显微镜，差扫描量热法和X射线衍射测量测量来检查所获得的寡噻吩的热液晶特性。发现这些液晶纳米结构是根据π-结合位点和烷基位点的体积比差自组织的。针对基于π共轭位点的组装结构的特定电子和光函数的表达进行了定向，并研究了液晶状态的电荷传输特性。结果，揭示了由延伸的π共轭位点组成的层和柱状结构充当有效的电子传导路径。此外，单轴导向的多结酸寡噻吩液晶产生的薄膜表现出较高的极化发射特性。极化比约为11，并且观察到红色发射。此外，发现寡噻吩薄膜表现出明显的色调变化（电色素），并伴有电化学氧化还原。除寡硫苯甲酸外，我们还研究了四酰氨基喹啉甲烷的液体结晶和物理特性，该甲烷是一种氧化还原活性π共轭分子，以及四氨基烷基二甲烷和双甲烷[2] rotaxane。特别是，在液晶[2]轮济中，通过循环伏安法和可见的吸收光谱揭示了通过氧化还原刺激的轴向位点的可逆运动（缩减）的可逆运动。通过控制非共价相互作用和分子拓扑并利用超分子化学特性，可以控制分子块状状态下的装配结构并阐明其物理特性。

项目成果

期刊论文数量（0）

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专利数量（0）

Oligothiophene-Based Liquid Crystals Exhibiting Smectic A Phases in Wider Temperature Ranges

低聚噻吩基液晶在更宽的温度范围内呈现近晶 A 相

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Chemistry Letters 35
影响因子：
0
作者：
I.Aprahamian;et. al.;Takuma Yasuda et al.;Masaomi Kimura et al.
通讯作者：
Masaomi Kimura et al.

Dipole-driven self-assembly of redox-active mesogenic tetracyanoanthraquinodimethanes

DOI：
10.1039/b808029a
发表时间：
2008-01-01
期刊：
JOURNAL OF MATERIALS CHEMISTRY
影响因子：
0
作者：
Isoda, Kyosuke;Yasuda, Takuma;Kato, Takashi
通讯作者：
Kato, Takashi

電子共役系有機材料の創製・機能開発・応用(檜山爲次郎監修、分担執筆)

电子共轭有机材料的创造、功能开发和应用（由桧山桧二郎监督，合著者）

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
影响因子：
0
作者：
安田琢麿;他5名;安田琢麿・加藤隆史
通讯作者：
安田琢麿・加藤隆史

Viologen-based redox-active ionic liquid crystals forming columnar phases

DOI：
10.1021/ol701741e
发表时间：
2007-10-11
期刊：
ORGANIC LETTERS
影响因子：
5.2
作者：
Tanabe, Kana;Yasuda, Takuma;Kato, Takashi
通讯作者：
Kato, Takashi

Luminescent Ionic Liquid Crystals Based on Tripodal Pyridinium Salts

基于三足吡啶盐的发光离子液晶

DOI：
发表时间：
2008
期刊：
Chemistry Letters 37
影响因子：
0
作者：
K. Tanabe;T. Yasuda;T. Kato
通讯作者：
T. Kato

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通讯作者：
安田琢麿