酸化還元活性イオン液体を用いた無希釈・無溶媒系ECデバイスの開発

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エレクトロクロミズム(EC)デバイスを作成するためには，一般に，EC物質，対極補償材料，支持電解質，溶媒が必要であるが，溶媒の揮発，EC材料や対極補償材料の分解，物理的なクラックなどによる損傷などの欠点が潜在している。この欠点も克服するために，不揮発性，難燃性，化学的安定性，高いイオン伝導性をもつビオローゲン(V)型イオン液体とフェロセン(Fc)型イオン液体の利用を考えた。これらを用いることで，無希釈・無溶媒系イオン液体ECデバイスが作製でき，ECデバイスの欠点を一挙に解決できるだけでなく，EC物質の高濃度化により，ECデバイスの薄型化，フレキシブル化，および高速応答化を達成できる。本年度は，研究計画の目標１のフェロセン－ビオロゲン（Fc-V）連結型イオン液体（IL）のEC材料としての構造最適化について検討を行った。これまでに合成したFc-V連結型ILは，ビオロゲンとフェロセンの間のスペーサー長が炭素鎖11（FcC11VC1）であった。今回は，素鎖6（FcC6VC1）および炭素鎖11の内5番目の炭素を酸素原子に置き換えたFc-V連結型IL（FcC4OC6VC1）を合成した。合成した化合物のEC挙動を検討した結果，FcC6VC1の着色効率はFcC11VC1のそれと比べ5分の1程度まで減少していたのに対し，FcC4OC6VC1の着色効率は1.3倍に増加していた。FcC6VC1は他の2つの化合物と比べスペーサー長が短いため粘性が高くなっていた。このため着色に十分な電子移動ができなかったと考察した。FcC11VC1とFcC4OC6VC1のそれぞれの見かけの拡散係数から簡易的に求めた電子移動速度は，それぞれ7.0×104と2.4×105 M-1 s-1であった。スペーサーの間に酸素原子を入れたエーテル型にするとスペーサーの柔軟性が向上することがわかっている。このスペーサーの柔軟性が電子移動速度の上昇に起因していると考えている。