拡張共役系を基盤とする電子移動系の構築と新機能開拓

π電子系相互作用による自己集合性が期待できる多分岐型オリゴチオフェンを基盤とする超分子非局…在電子系の構築と薄膜中での高効率電子移動系の開発,また,鎖長伸長に伴う共役拡張効果の大きいオリゴチオフェンの特徴を活かしてLUMOレベルの低下を図り,n型有機半導体を指向した共役化合物の開発を行った。1.多分岐型オリゴチオフェンが高い溶解性にもかかわらず強い自己会合特性を有し,薄膜状態で良好な正孔キャリア移動度を示したので,電子キャリア担体としてフラーレンの導入を行った。分岐部はチオフェン4量体から構成され,Pratoの反応でフラーレンを分岐の収束部に連結し,一置換体および二置換体を合成することができた。スピンコート薄膜から作製したFETの特性には系統的な変化が現れ,正孔移動度は分岐世代の増加に伴って順次増大した。また,典型的なambipolar FET特性が確認でき,多分岐型オリゴチオフェン部が正孔輸送経路を,置換されたフラーレン部が電子輸送経路を構築していることが分かった。2.共役を阻害すること無く有効にLUMOエネルギーレベルを低下させ得るユニットとして,ヘキサフルオロシクロペンタ[c]チオフェン,ジフルオロシクロペンタ[b:b']ジチオフェン,ジフルオロジオキソシクロペンタチオフェンを設計し,これらをユニットとするオリゴチオフェンの合成と物性研究を行なった。チオフェン環に隣接し,縮環によりコンフォメーションが固定されたC-FあるいはC=Oの反結合性軌道がチオフェンのπ軌道と強く相互作用することでLUMOエネルギーが有効に低下し,また、嵩高い置換基を縮環型とすることで、オリゴマーにおける隣接環の平面性は高いことが明らかとなった。こうした性質を反映してこれらオリゴマーのいくつかは,薄膜状態で高い電子移動特性を示した。

π電子系相互作用による自己集合性が期待できる多分岐型オリゴチオフェンを基盤とする超分子非局…在電子系の構築と薄膜中での高効率電子移動系の開発,また,鎖長伸長に伴う共役拡張効果の大きいオリゴチオフェンの特徴を活かしてLUMOレベルの低下を図り,n型有機半導体を指向した共役化合物の開発を行った。1.多分岐型オリゴチオフェンが高い溶解性にもかかわらず強い自己会合特性を有し,薄膜状態で良好な正孔キャリア移動度を示したので,電子キャリア担体としてフラーレンの導入を行った。分岐部はチオフェン4量体から構成され,Pratoの反応でフラーレンを分岐の収束部に連結し,一置換体および二置換体を合成することができた。スピンコート薄膜から作製したFETの特性には系統的な変化が現れ,正孔移動度は分岐世代の増加に伴って順次増大した。また,典型的なambipolar FET特性が確認でき,多分岐型オリゴチオフェン部が正孔輸送経路を,置換されたフラーレン部が電子輸送経路を構築していることが分かった。2.共役を阻害すること無く有効にLUMOエネルギーレベルを低下させ得るユニットとして,ヘキサフルオロシクロペンタ[c]チオフェン,ジフルオロシクロペンタ[b:b']ジチオフェン,ジフルオロジオキソシクロペンタチオフェンを設計し,これらをユニットとするオリゴチオフェンの合成と物性研究を行なった。チオフェン環に隣接し,縮環によりコンフォメーションが固定されたC-FあるいはC=Oの反結合性軌道がチオフェンのπ軌道と強く相互作用することでLUMOエネルギーが有効に低下し,また、嵩高い置換基を縮環型とすることで、オリゴマーにおける隣接環の平面性は高いことが明らかとなった。こうした性質を反映してこれらオリゴマーのいくつかは,薄膜状態で高い電子移動特性を示した。