ニッケル触媒を用いた分子状酸素を利用する新規酸化的カップリング反応の開発

本研究では、ニッケルおよび分子状酸素を用いる新規酸化的カップリング反応の開発を目指し今年度研究を行ってきた。その一つとして、先に報告した論文(OrganicLetters,12巻,2358-2361項2010年)の藩王中間体として考えられるニッケル酸素錯体の構造および分光学的手法による解析を試みたが、この錯体の存在を示唆する良好なデータは得られなかった。一方で、ニッケル酸素錯体を高分子合成への応用を試みたが、触媒寿命が短いためか生成物はダイマーやトリマーなどのオリゴマー生成物のみが得られた。本研究を新規触媒反応へと応用することは達成できなかったが代わりに有機薄膜太陽電池関連で顕著な結果が得られた。太陽電池における光電変換効率は最も重要な物性の一つであり、現在世界中で研究が盛んに行われている分野の一つである。申請者はこの効率に大きく関わる活性層と無機電極の緩衝層の研究を行う中で、有機緩衝層が太陽電池特性に最も効果的に作用する物理的特性を系統的に評価することを試みた。これまでにいくつかの水溶性高分子が効果的なことが報告されており、高分子の物性を組み合わせることで本研究の本質を解明することができることを想定し検討を開始した。モデル化合物として種々の誘電率を有する高分子を作成し、まず温度応答性を示すことが知られているポリ(イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)を用いて検討したところ、膜厚に応じた変換効率の上昇とデバイスそのものの内部抵抗の減少がこれまでの調査でも報告されているように再確認された。特に、下限臨界共溶温度を体温付近にもつPNIPAMの形態変化によってデバイス性能が向上したのではないことが紫外可視吸収スペクトルからも確認した。また、X線光電子分光法による表面分析からもPNIPAMは中性の状態を保持したままであることが分かった。無機電極との接触による真空準位およびフェルミ準位シフトについても現在のところ調査中である。現在のところ、変換効率と誘電率との明確な相関は膜厚の関係から完全に予測することはできていないが、より詳細な表面分析手法の開発も今後の検討材料である。

本研究では、ニッケルおよび分子状酸素を用いる新規酸化的カップリング反応の開発を目指し今年度研究を行ってきた。その一つとして、先に報告した論文(OrganicLetters,12巻,2358-2361項2010年)の藩王中間体として考えられるニッケル酸素錯体の構造および分光学的手法による解析を試みたが、この錯体の存在を示唆する良好なデータは得られなかった。一方で、ニッケル酸素錯体を高分子合成への応用を試みたが、触媒寿命が短いためか生成物はダイマーやトリマーなどのオリゴマー生成物のみが得られた。本研究を新規触媒反応へと応用することは達成できなかったが代わりに有機薄膜太陽電池関連で顕著な結果が得られた。太陽電池における光電変換効率は最も重要な物性の一つであり、現在世界中で研究が盛んに行われている分野の一つである。申請者はこの効率に大きく関わる活性層と無機電極の緩衝層の研究を行う中で、有機緩衝層が太陽電池特性に最も効果的に作用する物理的特性を系統的に評価することを試みた。これまでにいくつかの水溶性高分子が効果的なことが報告されており、高分子の物性を組み合わせることで本研究の本質を解明することができることを想定し検討を開始した。モデル化合物として種々の誘電率を有する高分子を作成し、まず温度応答性を示すことが知られているポリ(イソプロピルアクリルアミド)(PNIPAM)を用いて検討したところ、膜厚に応じた変換効率の上昇とデバイスそのものの内部抵抗の減少がこれまでの調査でも報告されているように再確認された。特に、下限臨界共溶温度を体温付近にもつPNIPAMの形態変化によってデバイス性能が向上したのではないことが紫外可視吸収スペクトルからも確認した。また、X線光電子分光法による表面分析からもPNIPAMは中性の状態を保持したままであることが分かった。無機電極との接触による真空準位およびフェルミ準位シフトについても現在のところ調査中である。現在のところ、変換効率と誘電率との明確な相関は膜厚の関係から完全に予測することはできていないが、より詳細な表面分析手法の開発も今後の検討材料である。