分子間の特異的相互作用を有する液晶性半導体に関する研究

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本研究ではイミダゾリウム塩を骨格に含む新規イオン性液晶における電子的過程による電荷輸送及び有機太陽電池への応用を意識した、液晶の自己組織化性による階層構造形成と電荷輸送特性に関する基盤研究を行い、プリンタブルエレクトロニクス等有機エレクトロニクスのデバイス用材料の開発に資する。具体的には、前者ではスイス博士の学位研究の対象物質であったイミダゾリウム塩のイオン性液晶を飛行時間計測(Time-Of-Flight法」法によりキャリヤ移動度の計測を行い、イオン性液晶における電子伝導挙動を明らかにする。これにより、移動度の異なるイオンと電子のそれぞれ固有の伝導度制御の可能性を探り、新たな電荷輸送材料の可能性を研究する。一方、後者では有機薄膜太陽電池のイノベーションに必要とされている正負両電荷の分離と輸送を効率的に担う新たな階層構造の自発的形成に液晶性半導体がどの程度対応可能かどうかを研究する。これにより新た有機薄膜太陽電池の開発に資する材料設計コンセプトを提案するイミダゾリウム塩を骨格に含む新規イオン性液晶のスメクチック相における電荷輸送特性について飛行時間計測法(TOF法)によるドリフト移動度計測を行った。その結果、内在イオンが注入された電荷に対して局所的な相互作用を持ち、そのために光電流過渡波形が異常なものとなることが判明、初期的に行った元のセル構造に戻して実験を行うべきもデータの正確さという点で改善に至らなかった。一方、p型、n型のバルクヘテロ型有機太陽電池を意識した、p型液晶性半導体として新規に側鎖アルキル基の一部をペルフルオロ化したフタロシアニン液晶性誘導体の合成を開始した。総行程5ステップの反応で第3ステップまでが完了したが、最終目的物を得るまでには至らなかった。しかしながら、新たな液晶性半導体としても、またキュービック相における分子の配向状態という点でも興味深い双連続キューピック相を示す化合物についてそのキャリヤ移動特性の計測を行い、棒状液晶系キュービック相の世界初の半導体特性データを得るとともに、キュービック相はスメクチック相の層状構造がフラストレーションのよるキュービック相への転移で、キュービック相においても短距離的には層状構造が維持されているのではないかという従来のキュービック相構造議論を肯定する示唆的なデータを得ることができた(岐阜大沓水教授との共同研究、国際学会発表2件、論文投稿中)。