Development of Electron-rich Thiophene Oligomer-type Highly conducitive Materials: Dimensionality Expansion Strategy via Hydrogen-bond Formation

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本研究では、オリゴマー型有機伝導体による良導性材料の開発を目的とし、特に水素結合形成による伝導次元性拡張法の開発を目指すものである。有機エレクトロニクスデバイスの主流となっているポリマー材料は、その混合物性ゆえに構造が不明瞭であり、良導化・高機能化のための指針が確立されていない。そこでポリマーの基礎骨格を維持した単分子性オリゴマー材料が注目されている。中分子領域のオリゴマーは結晶構造解析により詳細な構造情報を入手可能であり、かつ単分子性ゆえにπ積層境界面の平滑化・膜均質化による高伝導化を可能としうるが、その難溶性・中間構造の不安定性などの合成的制約により未だ良導性オリゴマーの実現例はない。これまでに、エチレンジオキシチオフェン（EDOT）２量体の電荷移動塩の単結晶を合成し、その１次元積層カラム内で、金属・超伝導体に匹敵する強い分子間相互作用が見つかった。しかし、その伝導性は0.003 S/cm以下と高くなく分子間相互作用を凌駕する強いクーロン反発Uの存在するモット絶縁体状態の形成が示唆されていた。昨年度は、Uを減らす戦略として共役長を拡張した３量体の電荷移動塩を合成し、実際に伝導度が20倍向上することを見出し、論文報告した。研究二年度となる本年度は、Uを減らすもう一つの戦略として、バンドフィリングの変調効果を検討した。ハーフフィルドの電子状態から逸脱させることで、伝導度の向上を狙ったものである。これにより、室温伝導度を0.3 S cm-1と100倍向上させることができた。