金属錯体ナノ空間による新規共役ポリマー集積体の創製と機能開発

使用金属络合物纳米空间新型共轭聚合物聚集体的创建和功能开发

基本信息

批准号：
16J11419
负责人：
北尾岳史
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J11419/
关键词：
多孔性金属錯体共役高分子配向制御導電性

项目摘要

π共役ポリマーであるポリチオフェンは、ポリマー鎖のパッキングや配向がその光電子物性に大きく影響するため、集合状態を制御することはポリチオフェンが持つ機能を引き出す上で非常に重要である。中でも、無置換ポリチオフェンは高いπ平面性を有しており、集合状態を変えることで、蛍光や伝導性などの興味深い物性が発現することが期待される。しかし無置換ポリチオフェンは不溶不融、つまりプロセス性がないため、このような集積制御は不可能であった。一方、有機配位子と金属イオンとの自己集合反応により均一なナノ細孔をもつ多孔性金属錯体(PCP)が近年注目を集めている。PCPはそのデザインされたナノ空間を高分子合成の場として用いることが可能である。また、PCPは配位結合により形成されているため、温和な条件で骨格を取り除くことができる。本研究では、PCPの一次元細孔内で無置換ポリチオフェンを合成し、その後、PCPを除去することで、元のPCP粒子のモルフォロジーを反映することで、ロッド形状の無置換ポリチオフェン粒子の合成に成功した。さらにTEMを用いたポリチオフェン粒子の電子線回折測定を行った結果、ロッド粒子の長軸方向に(002)、短軸方向に(xy0)に対応する回折点が観察され、ホスト錯体の除去後もポリマー鎖の配向が保持されていることが分かった。次に、ポリチオフェンの伝導特性を調べるために、ヨウ素によるドープ処理を施した後、ポリチオフェンの交流インピーダンス測定を行った。測定の結果、PCPから単離したポリチオフェンは溶液重合によって合成したものに比べて、3桁程度伝導度が高いことが分かった。両者の結晶構造に違いはないことから、伝導度の違いは、ポリマー鎖の配向が大きく寄与していると考えられる。

聚噻吩是一种π偶联的聚合物，是一种π偶联的聚合物，聚合物链的填料和方向极大地影响了其光电特性，因此控制装配状态对于带出聚噻吩的功能非常重要。其中，未取代的聚胆道具有较高的π平面特性，并且通过更改组装状态，预计将产生有趣的物理特性，例如荧光和电导率。但是，未取代的聚胆道是不溶的，也就是说，它们是不可处理的，因此，这种积累控制是不可能的。另一方面，由于有机配体和金属离子的自组装反应，具有均匀纳米孔的多孔金属配合物（PCP）引起了人们的注意。 PCP可以将其设计的纳米空间用作聚合物合成的领域。此外，由于PCP是通过协调键形成的，因此可以在轻度条件下去除骨骼。在这项研究中，将未取代的聚噻吩合成在一维孔中，然后去除PCP以反映原始PCP颗粒的形态，因此杆状未取代的聚噻吩颗粒的合成成功。此外，使用TEM对聚噻吩颗粒进行电子衍射测量表明，观察到与（002）在杆颗粒的纵向方向上对应的衍射点（XY0），并且即使在除去宿主络合物后，也保持了聚合物链的方向。接下来，为了研究聚噻吩的电导率特性，将聚噻吩用碘掺杂，然后测量聚噻吩的AC阻抗。测量结果表明，从PCP中分离出的聚噻吩比溶液聚合合成的电导率高约三个数量级。由于两者的晶体结构没有差异，因此认为聚合物链的方向极大地有助于电导率差异。