光電子特性制御と一次構造制御を両立した高性能半導体高分子の創成

创造具有光电性能控制和一级结构控制的高性能半导体聚合物

基本信息

批准号：
18J21080
负责人：
落合優登
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Yamagata University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

精密重合性と光電子特性制御を両立する新奇π共役ビルディングブロックの開発に成功した。令和２年度はm-alkoxy-substituted fluoro-aryl側鎖基を導入した明確な一次構造を有するポリチオフェン誘導体群の特異な温度依存性モルフォロジー変異メカニズムを明らかにした。本研究成果はACS OMEGA誌に掲載された。含フッ素芳香環を有するポリチオフェン誘導体は主鎖立体配座のねじれと側鎖の電子求引性により、一般的なアルキル側鎖基を導入したポリ(3-ヘキシルチオフェン)(-4.9 eV)よりも深いHOMOエネルギー準位(-5.62 eV ~ -5.21 eV)を示した。加えて、ねじれの大きな主鎖立体配座は薄膜状態でも熱処理により簡単に共平面化することを光電子分光法、熱分析、光学特性解析および射入射見広角X線測定により見出した。この熱依存性のモルフォロジー転移挙動は芳香環側鎖上に導入されたアルキル鎖長により決定され、より短いアルキル鎖を有する試料では熱処理による分子間相互貫入の促進に起因したラメラ間隔の縮小が確認された。この考察として、高分子薄膜の熱アニール処理により主鎖立体配座のねじれが増大し、より密なパッキング構造を形成するためであると推測した。一方で、より長いアルキル鎖を有する試料では分子間相互貫入が薄膜の熱処理により減衰し、それに起因したと考えられるラメラ間隔の拡大と主鎖立体配座ねじれの共平面による有効共役長の拡大が観測された。長いアルキル鎖はそれらの立体障害により物理的なスペーサーとして働き、分子間の相互貫入構造の形成が阻害することで主鎖のねじれの緩和と平滑化が熱処理により進行したと考えられる。以上の実証実験およびモルフォロジー変異メカニズムの解明は、半導体高分子の相転移挙動の本質を理解する上で重要なマイルストーンとなることが期待される。

我们成功开发了一种新型π共轭结构单元，可实现精确聚合和光电性能控制。 2020年，我们阐明了一组引入间烷氧基取代的氟芳基侧链基团、具有清晰一级结构的聚噻吩衍生物的独特的温度依赖性形态突变机制。这项研究的结果发表在 ACS OMEGA 杂志上。含氟芳香环的聚噻吩衍生物由于主链构象的扭转和吸电子特性，比具有一般烷基侧链基团的聚（3-己基噻吩）（-4.9 eV）具有更高的电阻。侧链显示出深HOMO能级（-5.62 eV ~ -5.21 eV）。此外，通过光电子能谱、热分析、光学性质分析和入射广角X射线测量发现，即使在薄膜状态下，高度扭曲的主链构象也可以通过热处理轻松共面。这种依赖于热的形态转变行为是由芳环侧链上引入的烷基链的长度决定的，并且在具有较短烷基链的样品中，证实了由于通过促进分子间互穿而导致层状间距减小。热处理完成。考虑到这一点，我们推测聚合物薄膜的热退火增加了主链构象的扭转并形成更致密的堆积结构。另一方面，在具有较长烷基链的样品中，薄膜的热处理减弱了分子间互穿，并且由于层间距的扩大和主链构象扭曲的共面性而扩大了有效共轭长度，这使得被认为是由此引起的。据认为，长烷基链由于其空间位阻而充当物理间隔基，并通过抑制分子间互穿结构的形成，通过热处理使主链松弛并平滑。上述演示实验和形态变化机制的阐明有望成为理解半导体聚合物相变行为本质的重要里程碑。

项目成果

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专利数量（0）

Chain-Growth Horner-Wadsworth-Emmons Condensation Polymerization Initiated with an Aliphatic Aldehyde

用脂肪醛引发的链增长 Horner-Wadsworth-Emmons 缩聚

DOI：
10.2494/photopolymer.32.73
发表时间：
2019
期刊：
Journal of Photopolymer Science and Technology
影响因子：
0.8
作者：
Keichiro Sato;Eisuke Goto;Yuto Ochiai;and Tomoya Higashihara
通讯作者：
and Tomoya Higashihara

Synthesis and Deformable Hierarchical Nanostructure of Intrinsically Stretchable ABA Triblock Copolymer Composed of Poly(3-hexylthiophene) and Polyisobutylene Segments

聚(3-己基噻吩)和聚异丁烯链段组成的本质可拉伸ABA三嵌段共聚物的合成和可变形多级纳米结构

DOI：
10.1021/acsapm.8b00087
发表时间：
2019
期刊：
ACS Applied Polymer Materials
影响因子：
5
作者：
Higashihara Tomoya;Fukuta Seijiro;Ochiai Yuto;Sekine Tomohito;Chino Keisuke;Koganezawa Tomoyuki;Osaka Itaru
通讯作者：
Osaka Itaru

Incorporation of Conjugated Oligomers for Stretchable Semiconducting Polymers

将共轭低聚物掺入可拉伸半导体聚合物