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折りたたみによりドナー・アクセプターのヘテロ接合を与える多関節高分子半導体の開拓

开发通过折叠创建供体-受体异质结的铰接聚合物半导体

基本信息

批准号：
11J09024
负责人：
吹野耕大
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

低炭素社会に向けた環境・エネルギー問題への取り組みとして、π共役系有機半導体を用いた有機エレクトロニクスは、有機薄膜太陽電池の開発などとも関連してますます重要になっている。本研究では、「折りたたみ」を利用してドナー(フェロセン部位)とアクセプター(π共役系有機分子部位)のヘテロ接合構造を構築し、高性能な光導電性材料や有機薄膜太陽電池の設計を目的とした。昨年度は、これまでの共有結合高分子からさらに発展させ、銀イオンとの複合化による配位高分子の設計・合成を行った。これにより、疎水効果やπスタックに加え、金属間の相互作用も構造形成・機能化に利用することが可能となり、これらの非共有結合性相互作用を複合的に利用した超分子ナノチューブの開発を行った。本年度は、得られた金属-有機ナノチューブの構造解析を進めて、その未知なる構造を明らかにするとともに、ヘテロ接合構造の作製に向けてチューブ表面の修飾可能性についての研究を行った。ナノチューブの構造については、透過型電子顕微鏡(TEM)観察、紫外可視吸収(UV-Vis)スペクトル測定、原子間力顕微鏡(AFMI)観察に加えて、新たに溶液試料の小角X線散乱(SAXS)測定を行った。この溶液SAXS測定では、自己組織化により生成した直後のナノチューブを、その構造を破壊すること無く観察することができる。これにより、ナノチューブ構造は溶液からの乾燥過程で形成されるのではなく、溶液中で既に完成していることを明らかにした。また、他の測定方法では不可能なレベルの精確さでチューブ直径を測定することに成功し、分子構造と集合構造が極めて高いレベルで相関していることを明確にした。また、この自己集合分子に機能団を導入したり、さらにナノチューブに接着性分子を混ぜたりという手法により、ナノチューブのさらなる機能化が可能であることを示した。これら一連の研究により、異方的かつ高度に組織化されたナノ構造を有する有機薄膜太陽電池素子の構築のための基盤を固めることができた。

The development of organic thin film solar cells is an important issue in the development of organic semiconductor in low-carbon society. The purpose of this study is to construct a high-performance photoconductive material and design an organic thin film solar cell by using the structure of the junction between the organic molecules and the organic molecules. In the past year, the development and synthesis of co-binding polymers, silver complexes and complex polymers have been carried out. The interaction between metals, structure formation, functionalization, and supramolecular development are possible. This year, the structural analysis of metal-organic coatings was carried out, and the study of the possibility of surface modification was carried out. The structure of the sample was examined by transmission electron microscopy (TEM), ultraviolet visible absorption (UV-Vis), atomic force microscopy (AFMI), and small angle X-ray scattering (SAXS) of the sample. The solution SAXS is self-organizing, and the structure of the solution is not observed. The structure is formed in solution and dried in solution. It is impossible to determine the diameter of a particle accurately by other methods. The molecular structure and aggregate structure are highly correlated. The functional groups of these molecules are introduced into the system, and the functional groups of these molecules are introduced into the system. The structure of organic thin film solar cells is highly organized.