超近接π積層を示す機能性電子不足π共役分子の新規創製

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π共役化合物を近接して積層させるためには、分子間の静電反発の低減が重要である。私は、π共役分子を電子不足にすることで、静電反発を抑制できると考えた。本年度の研究では、元来高い電子受容性を持つゼトレンというπ共役分子に注目した。これに対して、本研究指針の要である、イミン型窒素とイミド基の同時導入という手法を用いた。その結果、ジアザゼトレンビスイミドという非常に電子受容性の高い分子の創出に成功した。本分子の結晶構造は、期待通りブリックワーク型の充填構造が観察された。得られた結晶構造をもとに、分子間の電荷移動積分を計算したところ、電子輸送材料としての機能が見込まれた。そこで有機電界効果トランジスタ素子を作成したところ、大気安定なn型半導体材料として機能することを見いだした。しかし、作成した素子の電子移動度は低く留まった。この理由としては、素子上の薄膜中において分子が乱れており、電荷輸送の際のエネルギー損失が大きくなったことが考えられる。また結晶中における分子の積層距離は0.35 nmであり、分子間相互作用が中程度に留まったことも、低い移動度を示した要因の一つと考えられる。また、本分子の高い電子受容性に注目し、還元反応を行った。その結果、大気安定なジアニオン種の単離にも成功した。還元前は弱い赤色蛍光を示す一方で、ジアニオンは強い赤色蛍光を示した。この性質は、生体内イメージング色素としての応用が期待できる結果であった。