Modulation of optoelectronic properties of conjugated polymers containing hyper valent heavy elements

申請者は最近、14族高周期元素が超原子価状態でπ共役系分子の最高占有軌道(HOMO)上昇と最低非占軌道(LUMO)下降を同時に起こす(同時異方向摂動効果)という新しい狭エネルギーギャップ化の機構を見出した。本研究では、この効果を共役系高分子の主鎖共役に適用し、そこから得られる新物性の体系的理解のために学理を探究する。具体的には、安定性の高い超原子価Sn錯体を初年度に導入し、共役系伸長に伴う発光特性の変化を評価した。この知見に立脚し、本年度より他の元素も視野に入れ共役系高分子を合成し、光・電子物性の調査と、発光材料への応用を図った。本年度は、超原子価元素と主鎖π共役が醸し出すユニークな光・電子物性を評価しつつ、近赤外発光性高分子、ベイポクロミズム発光性高分子フィルムを作製し発光材料について研究を展開した。まず、元素が違う錯体としてSnの代わりにGe錯体の合成を行った。光学測定の結果、錯体から近赤外発光性が確認された。BやSn錯体の発光特性と比較した結果、これらの錯体よりも長波長側に発光が得られた。X線結晶構造解析の結果、リガンド部分の構造における平面性が向上しており、電子共役系が伸長したと説明できた。次にベイポクロミズム特性を重点的に調べた。配位数変化による摂動効果の強度変化を系統的に調べた。また、その知見から結合の大小を予測し、溶媒蒸気のセンシングが可能となることを示した。超原子価スズ錯体のベイポクロミズム発光において、超原子価元素－溶媒分子間の結合エネルギーが大きい場合に摂動効果が強まり、発光色変化の大きさに反映する傾向が得られた。詳細を調べるため、合成と光学測定を行った。Geという異なる元素種においても超原子価を形成させることに成功し、さらに光学特性の結果より、元素により異なる光学特性を確認することができたことから、目標を達成できたと言える。

申請者は最近、14族高周期元素が超原子価状態でπ共役系分子の最高占有軌道(HOMO)上昇と最低非占軌道(LUMO)下降を同時に起こす(同時異方向摂動効果)という新しい狭エネルギーギャップ化の機構を見出した。本研究では、この効果を共役系高分子の主鎖共役に適用し、そこから得られる新物性の体系的理解のために学理を探究する。具体的には、安定性の高い超原子価Sn錯体を初年度に導入し、共役系伸長に伴う発光特性の変化を評価した。この知見に立脚し、本年度より他の元素も視野に入れ共役系高分子を合成し、光・電子物性の調査と、発光材料への応用を図った。本年度は、超原子価元素と主鎖π共役が醸し出すユニークな光・電子物性を評価しつつ、近赤外発光性高分子、ベイポクロミズム発光性高分子フィルムを作製し発光材料について研究を展開した。まず、元素が違う錯体としてSnの代わりにGe錯体の合成を行った。光学測定の結果、錯体から近赤外発光性が確認された。BやSn錯体の発光特性と比較した結果、これらの錯体よりも長波長側に発光が得られた。X線結晶構造解析の結果、リガンド部分の構造における平面性が向上しており、電子共役系が伸長したと説明できた。次にベイポクロミズム特性を重点的に調べた。配位数変化による摂動効果の強度変化を系統的に調べた。また、その知見から結合の大小を予測し、溶媒蒸気のセンシングが可能となることを示した。超原子価スズ錯体のベイポクロミズム発光において、超原子価元素－溶媒分子間の結合エネルギーが大きい場合に摂動効果が強まり、発光色変化の大きさに反映する傾向が得られた。詳細を調べるため、合成と光学測定を行った。Geという異なる元素種においても超原子価を形成させることに成功し、さらに光学特性の結果より、元素により異なる光学特性を確認することができたことから、目標を達成できたと言える。