電荷分離積層構造を形成する安定なカチオン性分子を開発
～積層様式の制御を通じた電荷キャリア輸送の新戦略を提案～ (JST)

ポイント

カチオン性π共役分子の秩序構造の制御が、エレクトロニクス材料を開発する上での新たな戦略となることを実証した。

非ベンゼノイド芳香族であるアズレンの組み込みと、硫黄原子による分子骨格の平面固定化が、カチオン性π共役分子の高度な安定化に重要であることを示した。

アニオン種を適切に選択し、隣接するカチオン種との相対配置を固定することで、π骨格同士が大きく重なった電荷種分離型の積層構造の形成を実現した。

形成した積層体が高い電荷キャリア輸送特性を発現することを、時間分解マイクロ波分光と電気伝導度の測定により明らかにした。

　名古屋大学 大学院理学研究科の村井 征史 准教授と同 トランスフォーマティブ生命分子研究所（WPI-ITbM） 学際統合物質科学研究機構（IRCCS）の山口 茂弘 教授、京都大学 大学院工学研究科の関 修平 教授らの研究グループは、電荷種分離型の積層構造の形成を伴い、高い電荷キャリア輸送特性を発現するカチオン性π共役分子の開発に成功しました。
　π共役化合物は秩序構造の形成により、特異な光学特性や電荷輸送特性を発現するため、エレクトロニクス材料をはじめ、さまざまな分野で応用されています。本研究では、非ベンゼノイド芳香族であるアズレンの導入と、硫黄架橋による平面固定化を組み合わせることで、正電荷を帯びたπ電子系を大きく安定化できること、そして対アニオンの選択により、それらを電荷種分離型に積層できることを見いだしました。対アニオンに含まれるフッ素原子が、カチオン種の水素および硫黄原子と静電相互作用することが、この特異な積層構造を形成するための鍵でした。また、時間分解マイクロ波分光と電気伝導度の測定により、柱（カラム）状に積層したこのカチオン性分子を介し、高い電荷キャリア輸送特性が発現することを明らかにしました。本研究成果は、イオン性π共役化合物をエレクトロニクス材料として応用する上での、新たな戦略として期待されます。
　本研究成果は、2024年8月2日付米国科学誌「Journal of the American Chemical Society」オンライン版に掲載されます。

本研究は、日本学術振興会 科学研究費助成事業 学術変革領域研究（Ａ） 「高密度共役の科学」（23H04023）、国際共同研究加速基金 「動的元素効果デザインによる未踏分子機能の探求」（22K21346）、および科学技術振興機構 戦略的創造研究推進事業 CREST 「励起ダイナミクス制御に基づく光機能性ヘテロπ電子系の創製」（JPMJCR2105）の支援のもとで行われたものです。

＜プレスリリース資料＞

本文PDF（1.63MB）

＜論文タイトル＞

“Observational Evidence for Magnetic Field Amplification in SN 1006”

DOI:10.3847/2041-8213/ad60c7

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