高性能極狭バンドギャップ高分子半導体の創製

昨年度は、本研究計画において鍵分子骨格となる電子受容性π拡張キノイド骨格への可溶性置換基の導入とそれらを組み込んだモデルオリゴマーの合成、およびオリゴマーの構造と物性の評価に取り組んだ。申請者がこれまでに報告してきたπ拡張キノイド骨格のうち、狭バンドギャップ化に特に有望であると考えられるナフトジカルコゲノフェンジオン骨格について、中央ナフタレンのペリ位に可溶性置換基として直鎖および分岐アルキル基を導入し、これらの骨格を組み込んだD-A-D型オリゴマーを合成した。キノイド部位にアルキル基を導入したオリゴマーは、ドナー部位に同アルキル基を持つ誘導体と比べ顕著に高い溶解性を示した。また、両オリゴマーは溶液状態では同様の電子構造を示した一方で、キノイド部位にアルキル基を導入したオリゴマーは固体状態において、主たる吸収帯が大きく長波長シフトした。単結晶X線構造解析の結果、オリゴマーはどれもアルキル/π分離積層構造を形成しており、色素短軸方向に伸びたアルキル基が互いにぶつからないように、色素骨格が長軸方向へスリップすることで、J会合的な集積構造を誘起したと考えられる。また、導入したアルキル基が、連結したドナー部位とは干渉せず、共役構造の共平面性を維持していることも明らかにした。これは、剛直な拡張キノイド骨格をポリマーに組み込むうえで、ナフトキノイド骨格のペリ位への可溶性置換基の導入が、溶解性の向上だけでなく、主鎖の共平面性の維持や、光学バンドギャップの減少にも効果的であること示唆する結果である。さらに、ドナー部位を導入後に低収率の反応にてキノイド骨格を構築していた従来の合成ルートに対して、ハロゲン置換したキノイド化合物を新たに合成し、これが右田-小杉-Stilleカップリングによって、ドナーとの連結が直接可能な有用な共通合成中間体であることを明らかにした。

昨年度は、本研究計画において鍵分子骨格となる電子受容性π拡張キノイド骨格への可溶性置換基の導入とそれらを組み込んだモデルオリゴマーの合成、およびオリゴマーの構造と物性の評価に取り組んだ。申請者がこれまでに報告してきたπ拡張キノイド骨格のうち、狭バンドギャップ化に特に有望であると考えられるナフトジカルコゲノフェンジオン骨格について、中央ナフタレンのペリ位に可溶性置換基として直鎖および分岐アルキル基を導入し、これらの骨格を組み込んだD-A-D型オリゴマーを合成した。キノイド部位にアルキル基を導入したオリゴマーは、ドナー部位に同アルキル基を持つ誘導体と比べ顕著に高い溶解性を示した。また、両オリゴマーは溶液状態では同様の電子構造を示した一方で、キノイド部位にアルキル基を導入したオリゴマーは固体状態において、主たる吸収帯が大きく長波長シフトした。単結晶X線構造解析の結果、オリゴマーはどれもアルキル/π分離積層構造を形成しており、色素短軸方向に伸びたアルキル基が互いにぶつからないように、色素骨格が長軸方向へスリップすることで、J会合的な集積構造を誘起したと考えられる。また、導入したアルキル基が、連結したドナー部位とは干渉せず、共役構造の共平面性を維持していることも明らかにした。これは、剛直な拡張キノイド骨格をポリマーに組み込むうえで、ナフトキノイド骨格のペリ位への可溶性置換基の導入が、溶解性の向上だけでなく、主鎖の共平面性の維持や、光学バンドギャップの減少にも効果的であること示唆する結果である。さらに、ドナー部位を導入後に低収率の反応にてキノイド骨格を構築していた従来の合成ルートに対して、ハロゲン置換したキノイド化合物を新たに合成し、これが右田-小杉-Stilleカップリングによって、ドナーとの連結が直接可能な有用な共通合成中間体であることを明らかにした。