逐次積層によるレドックス活性錯体ナノ薄膜の開発と有機トランジスタメモリの高性能化

通过顺序层压开发氧化还原活性复合纳米薄膜并改善有机晶体管存储器的性能

• 批准号: 21K04834
• 负责人: 田原 圭志朗
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Kagawa University (2022)University of Hyogo (2021)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04834/
• 关键词: 有機半導体; ベンゾチエノベンゾチオフェン; ナノ薄膜; 電気化学発光; 有機トランジスタ; 金属錯体; レドックス活性

絶縁膜表面での錯体薄膜の応用に向けて、令和4年度は、単結晶トランジスタおよび電気化学発光(ECL)を検討した。前年度に、ベンゾチエノベンゾチオフェン(BTBT)のピリジル誘導体とかさ高いルイス酸であるトリスペンタフルオロフェニルボラン(TPFB)をルイス塩基／ルイス酸相互作用により結合した複合体を合成していた。この複合体の単結晶の作製に成功し、X線構造解析を行った。BTBT誘導体は、一般に、結晶状態でヘリンボーン構造を取る。本研究で用いたTPFBは、このBTBTの二次元配列を一次元πスタックカラム構造へと変換した。トランスファー積分を算出したところ、二量体～四量体のレベルで、電子的に相互作用することが明らかになった。この複合体の単結晶をシリコン基板表面に張り付け、トランジスタ動作を評価した。今後詳細を検討する必要があるが、複合体はn型有機半導体として機能することが確認できた。複合体のECL特性をジクロロメタン溶液中で評価した。BTBTのピリジル誘導体と比較して、ECL強度が156倍に向上した。ルイスペア形成によるECL増強現象を見出した。電気化学挙動を詳細に評価し、TPFBが電気化学的な保護基として、生成するラジカルカチオンとラジカルアニオンを安定化する機構を明らかにした。さらに、結晶性の薄膜を得る手法として、複合体のアセトニトリル溶液を自然蒸発する方法を確立した。この方法を利用し、グラッシーカーボン電極を複合体で修飾した。この修飾電極をリン酸緩衝生理食塩水に接触させ、ペルオキソ二硫酸カリウムを共反応剤として、-2.4 V vs. Ag/AgClを印加すると、ECLが観測できた。この固体薄膜ECLは、超分子配列を活かしており、電気化学的なドーピングとエキシトンの非局在化の特長がある。

The application of dislocation films on the surface of insulating films is discussed in the following four years: crystallization and electrochemical luminescence (ECL). In the past year, the synthesis of the complex was carried out by the interaction of the radical and the radical with each other. The successful preparation of these complexes and the analysis of X-ray structures were carried out. BTBT inducer is in general, crystalline state, and structure. In this study, we use TPFB to transform BTBT into a binary structure. The interaction of electrons with each other is calculated by the integral of two molecules and four molecules This composite crystal is easy to form, and the surface of the substrate is easy to form. In the future, it is necessary to discuss in detail the functions of n-type organic semiconductors in the complex. ECL properties of the complexes were evaluated in aqueous solutions. BTBT's ECL intensity was 156 times higher than that of the control group. The phenomenon of ECL enhancement appears in the form of color. Electrochemistry is evaluated in detail, and TPFB is used as an electrochemistry protection mechanism to stabilize the structure. The method for obtaining crystalline thin films and the method for natural evaporation of complex thin films were established. The method uses the electrode complex as a modifier. This modified electrode is an acid buffer for physiological water contact, a solvent for sulfuric acid, and an ECL for common reaction conditions of-2.4 V vs. Ag/AgCl. The solid state film ECL, supramolecular alignment, electrochemistry and non-local characteristics

项目成果

分子一層から成る超薄膜の劇的な働き～レドックス活性な自己組織化単分子膜の作製と有機デバイスへの応用

单层分子超薄膜的戏剧性作用——氧化还原活性自组装单分子层的制备及其在有机器件中的应用

• 发表时间: 2021
• 期刊: 月刊「化学」
• 作者: Wang Xing;Cheng Weijie;Hu Jiaqiao;Su Ying;Kong Xingang;Uemura Shinobi;Kusunose Takafumi;Feng Qi;吉田絵里菜・前田颯・難波江裕太・早川晃鏡;高井智史，村上俊太郎，張麗華，渡辺精一;田原圭志朗・阿部正明
• 通讯作者: 田原圭志朗・阿部正明

Lewis‐Pairing‐Induced Electrochemiluminescence Enhancement from Electron Donor‐Acceptor Diads Decorated with Tris(pentafluorophenyl)borane as an Electrochemical Protector

用三（五氟苯基）硼烷作为电化学保护剂修饰的电子供体-受体二元组的路易斯配对诱导的电化学发光增强

• DOI: 10.1002/anie.202301109
• 发表时间: 2023
• 期刊: Angewandte Chemie International Edition
• 作者: Ikeda Takashi;Tahara Keishiro;Ishimatsu Ryoichi;Ono Toshikazu;Cui Luxia;Maeda Momoka;Ozawa Yoshiki;Abe Masaaki
• 通讯作者: Abe Masaaki

Preparation of Self-Assembled Monolayers of Pt(II) Catecholate Complexes Containing an Organic Semiconductor Unit to Improve Organic Transistor Performance

制备含有有机半导体单元的 Pt(II) 儿茶酚酸盐自组装单分子层以提高有机晶体管性能

• 发表时间: 2023
• 作者: Keishiro Tahara;Yuya Asihara;Takashi Ikeda;Yoshiki Ozawa;Masaaki Abe
• 通讯作者: Masaaki Abe

レドックス活性な金属錯体の自己組織化単分子膜の作製と有機トランジスタの電荷捕獲層への応用

氧化还原活性金属配合物自组装单层的制备及其在有机晶体管电荷捕获层中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 田原圭志朗・池田貴志・小澤芳樹・阿部正明

かさ高いルイス酸と複合化したベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体の分子内電荷移動特性の評価

苯并噻吩并噻吩衍生物与大路易斯酸络合的分子内电荷转移性能评价

• 发表时间: 2022
• 作者: Xing Wang;Xingang Kong;Qi Feng;池田貴志・田原圭志朗・小野利和・小澤芳樹・阿部正明
• 通讯作者: 池田貴志・田原圭志朗・小野利和・小澤芳樹・阿部正明