香川大ら,有機エレクトロニクスに期待の分子性物質開発

香川大学と兵庫県立大学は,既存の有機半導体に対して,太鼓型分子を連結させることで,新しい有機半導体を開発し,酸化還元に対する優れた安定性を見出した(ニュースリリース)。

フェロセンは,太鼓型の特徴的な構造をもつ分子で,電子を安定に出し入れ(酸化還元)することができ,有機化学と無機化学の融合領域である有機金属化学という学問分野の代表的な分子でもある。

一方で,ベンゾチエノベンゾチオフェン(BTBT)は,軽くて,曲げられるフレキシブル素子の実現を目指す有機エレクトロニクス分野において,有望な分子性有機半導体として注目されている。

これまで研究グループでは,有機トランジスタ素子の部材開発に取り組み,フェロセン誘導体をゲート絶縁膜のコーティング剤に,BTBT誘導体を有機半導体層に用いることで,有機トランジスタに不揮発性メモリ機能を付与することに成功していた。

この成果を発展させ,研究では二つの部材を一つにまとめ,素子構造を簡略化するため,新しい有機半導体の開発を目指した。具体的には,フェロセンとBTBTを共有結合で連結した新規分子を化学合成した。

この連結分子は,元のフェロセンに起因して,安定に酸化還元できることを確認した。また,デバイス動作でポイントとなる酸化された状態を詳細に評価した。近赤外領域に特徴的な吸収が観測されたことから,フェロセン部位とBTBT部位が電子的に相互作用することが分かった。

また,結晶状態では,フェロセン部位同士,BTBT部位同士が接触する凝集形態に加え,フェロセン部位とBTBT部位が接触する新しい凝集形態を含むことを明らかにした。

研究グループは,この研究は,有機金属化学と有機エレクトロニクス分野の境界領域における研究成果であり,今後,有機トランジスタ素子の活性層への応用や新機能の創出が期待されるものだとしている。

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