ポテンシャル勾配を有する高分子内空間における自在金属集積と電子物性の解明

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金属イオンに対し高い配位能を有する部位を複数有する有機化合物(有機モジュール)と金属イオンを自己集合させれば、高分子主鎖に金属イオンが導入されることによって、電子移動特性に優れた有機-金属ハイブリッドポリマーが得られると予想される。そのように得られたポリマーは、電位や磁場や光によって金属の電子状態を変化させることで、その電子・光・磁性を可逆に制御できると期待される。ポテンシャル勾配を有する特異構造高分子を設計・合成し、高分子内ナノ空間における金属イオン及びクラスターの自在集積の実現を目的として、棒状の有機-金属ハイブリッドポリマーの合成にこれまで成功している。ビス(ターピリジル)ベンゼンを有機モジュールとして用い、酢酸鉄と錯形成させることで、青紫色のハイブリッドポリマーを得た。このポリマーをITO電極にキャストし、アセトニトリル中で電気化学的に酸化したところ、ポリマーフィルムが無色に変化した。逆に還元電位を印加すると、フィルムはもとの青紫色に戻った。この変化は可逆であり、このハイブリッドポリマーが優れたエレクトロクロミック特性を有することを見出した。さらに今回、様々な金属イオン種や有機モジュールを用いて、多彩な有機/金属ハイブリッドポリマーを開発し、それらの物性及びエレクトロクロミック特性を詳細に明らかにした。ルテニウムイオンを用いて得られたハイブリッドポリマーは赤系の発色を示し、有機モジュールを変えることで、その電荷移動吸収の最大波長がシフトすることで、色の調節ができることを見出した。さらに、サイクリックボルタンメトリー測定から、有機モジュールへの官能基導入により、ハイブリッドポリマーの酸化還元電位もコントロールできることを見出した。