配列／空間配置を高度に制御した巨大パイ共役系分子連結ポリマーの設計とその電子機能

高度可控序列/空间构型的巨型π共轭分子连接聚合物的设计及其电子功能

• 批准号: 13J00831
• 负责人: 櫻井 庸明
• 金额: $ 1.77万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J00831/
• 关键词: フタロシアニンポリシロキサン; ペリレンジイミド; 有機半導体; 電荷キャリア輸送; 分離積層構造; 光電気伝導性; 電荷輸送; 光伝導性

研究代表者は、自己組織的にカラム構造を形成する通常のディスク状π共役系分子ではなく、共有結合によって一次元カラムを構築する”シシカバブ型”ポリマーに着目し、研究を進めてきた。具体的には、フタロシアニンシリコン錯体の中心金属であるシリコンが酸素原子で架橋されシロキサン構造を主鎖構造とするポリマーを用いた。このポリマー中では結合角が180 °に固定されたシロキサン結合により隣接間フタロシアニン距離が約0.33 nmに保たれるという事実を鑑み、電子アクセプター分子を混合した際に電子ドナーとアクセプターの一次元カラム構造が維持される系が構築できると考えた。実際に、X線回折測定および吸収スペクトル測定により、このポリマーとペリレンジイミド（PDI）との混合材料はポリマーとPDIがドメインを形成しミクロ相分離する結果が示唆されたのに対し、対応するメタルフリーフタロシアニン（H2Pc）とPDIの混合系では両者が混じり合ってスタックすることを示してきた。本年度は、ディスクの集積構造を明確に制御するための分子設計指針として、中心金属をシリコンではなくゲルマニウムとした誘導体を合成し、ディスク間距離を大きくしたポリマーを得ることに成功した。シリコンフタロシアニンのポリマーと比較すると、ゲルマニウムフタロシアニンからなるポリマーのほうがPDIと混合した際に効率良く電荷分離を起こし、高い電気伝導度を示すことを発見した。また、PDI分子を共有結合によってシリコンフタロシアニンポリマーの側鎖に連結した巨大ブラシ状ポリマーの開拓を行い、SiPc–PDI間のアルキルリンカーをC12およびC6とした各誘導体の合成を行い、リンカーが短くなるほど光誘起電荷分離後のキャリア再結合が促進するため、電荷キャリア寿命が短くなるという事実を見出した。

首席研究员的研究重点是通过共价键构建一维柱的“烤肉串型”聚合物，而不是自组装成柱结构的普通盘形 π 共轭分子。具体而言，我们使用了一种聚合物，其中作为酞菁硅络合物的中心金属的硅与氧原子交联，并具有硅氧烷结构作为其主链结构。考虑到在该聚合物中，由于键角固定为180°的硅氧烷键，相邻酞菁之间的酞菁距离保持在约0.33 nm，当电子受体分子混合时，电子供体和电子受体的一维柱状结构接受器是我们认为可以构建一个维护它的系统。事实上，X射线衍射测量和吸收光谱测量表明，在这种聚合物和苝二酰亚胺（PDI）的混合材料中，聚合物和PDI形成域并发生微相分离，而相应的金属我们已经表明，在混合材料中，聚合物和PDI形成域并发生微相分离。游离酞菁 (H2Pc) 和 PDI 体系，它们混合并堆叠。今年，作为明确控制圆盘集成结构的分子设计准则，我们合成了一种以锗为中心金属而不是硅的衍生物，并成功获得了圆盘间距较大的聚合物。他们发现，与硅酞菁聚合物相比，锗酞菁聚合物与 PDI 混合时可以更有效地实现电荷分离，并表现出更高的电导率。我们还开发了一种巨大的刷状聚合物，其中 PDI 分子与硅酞菁聚合物的侧链共价连接，并合成了 SiPc 和 PDI 之间具有 C12 和 C6 烷基连接基的衍生物。我们发现光致电荷分离后的载流子复合得到促进。 ，导致电荷载流子寿命缩短。

项目成果

Ion-Pair-Based Assemblies Comprising Pyrrole-Pyrazole Hybrids

包含吡咯-吡唑杂化物的基于离子对的组件

• DOI: 10.1002/chem.201300993
• 发表时间: 2013
• 期刊: Chemistry-A European Journal
• 影响因子: 4.3
• 作者: Hiromitsu Maeda;Kengo Chigusa;Tsuneaki Sakurai;Kazuchika Ohta;Shinobu Uemura;Shu Seki
• 通讯作者: Shu Seki

電子ドナー・アクセプターπ共役分子二成分系における分離積層ナノ構造の構築

电子供体/受体π共轭分子二元系统中孤立堆叠纳米结构的构建

• 发表时间: 2015
• 作者: 櫻井 庸明;米田 聡;筒井 祐介;関 修平
• 通讯作者: 関 修平

Liquid Crystalline Assembly of Large Discotic π-Systems for Supramolecular Organic Electronics

用于超分子有机电子器件的大型盘状 π 系统的液晶组装

• 发表时间: 2013
• 作者: Tsuneaki Sakurai;Takuzo Aida;Shu Seki
• 通讯作者: Shu Seki

シシカバブ型フタロシアニンポリマーを用いた電子ドナー/アクセプターπ電子集積材料の設計とその電気伝導特性

shish kebab型酞菁聚合物给电子/受体π电子集成材料的设计及其导电性能

• 发表时间: 2014
• 作者: 櫻井 庸明;米田 聡;関 修平
• 通讯作者: 関 修平

Ion-Based Materials Derived from Positively and Negatively Charged Chloride Complexes of π-Conjugated Molecules

• DOI: 10.1021/ja4071333
• 发表时间: 2013-10-02
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Dong, Bin;Sakurai, Tsuneaki;Maeda, Hiromitsu
• 通讯作者: Maeda, Hiromitsu