課題番号 ：Ｓ-16-ＭＳ-0002
利用形態 ：協力研究
利用課題名（日本語） ：縮退π集積材料を用いた有機FET素子の開発
Program Title (English) ：Development of organic FET devices using degenerate π-integrated materials
利用者名（日本語） ：佐藤宗太1)
Username (English) ：S. Sato1)
所属名（日本語） ：1) 東北大学WPI-AIMR; 東京大学大学院理学系研究科化学専攻; JST, ERATO
Affiliation (English) ：1) WPI-AIMR, Tohoku University; Department of Chemistry, School of Science, The University of Tokyo; JST, ERATO

１．概要（Summary ）
申請者が所属する磯部研究室・JST, ERATO 磯部縮退π集積プロジェクトでは，芳香族分子の単位ユニットを，環状に連結して合成した大環状芳香族分子の合成に取り組んでいる．この，特異な環状構造の分子は縮退したπ電子系を有するために，独特な電子状態をもち，例えばOLED材料やリチウムイオン電池の負電極材料に応用すると他の材料を用いた場合には得られない物性や機能発現につなげられている[1-3]．今回，独自に合成法を確立した大環状芳香族分子を有機FETデバイスに応用し，特異な機能発現をめざした．

２．実験（Experimental）
試料を有機溶媒から再結晶し，Rigaku XtaLAB P200回折計を使って単結晶X線構造解析を行った．また，面指数を決定し，結晶中の分子の並ぶ方位を決定した．クリーンルーム内において，MKS elite RFプラズマ発生器で清浄化したFETデバイス基板表面での再結晶化を検討した．

３．結果と考察（Results and Discussion）
有機FET素子に用いる有機分子は，充填構造が精密に定まった結晶性の物質が望ましい．そのため，候補となる大環状芳香族分子の結晶化を検討し，単結晶X線構造解析を行った．ヘリンボーン様式に充填された分子集積構造を決定でき，また面指数をつけたところ，板状結晶の広い面に対して，環状分子が直立して配向していることがわかった．FET素子では，基板面に対して横方向に電気が流れるので，望ましい集積様式である．この結晶を用いて，FET素子基板の表面に結晶を接着する検討を行ったが，結晶が比較的厚く，良好に接着することができなかった．基板表面での結晶化も試みたが，今のところ調製条件を見いだせていない．結晶の基板接着が課題であり，引き続き，検討を進める．

[1] J. Y. Xue, T. Izumi, A. Yoshii, K. Ikemoto, T. Koretsune, R. Akashi, R. Arita, H. Taka, H. Kita, S. Sato, and H. Isobe, Chem. Sci. 2016, 7, 896-904.
[2] T. Izumi, Y. Tian, K. Ikemoto, A. Yoshii, T. Koretsune, R. Arita, H. Kita, H. Taka, S. Sato, and H. Isobe, Chem. Asian J. 2017, 12, in press; doi: 10.1002/asia.201700198.
[3] S. Sato, A. Unemoto, T. Ikeda, S. Orimo, and H. Isobe, Small 2016, 12, 3381-3387.

４．その他・特記事項（Others）
原料となる大環状芳香族化合物の大量合成に関連して，生沼博士，斎藤氏，関氏（JST, ERATO）に感謝いたします．また，大環状芳香族化合物の集積状態の解明に関連して，SPring-8およKEK PFのビームタイム利用をさせていただいたことに感謝いたします．

５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) “Carbon-rich active materials with macrocyclic nanochannels for high-capacity negative electrodes in all-solid-state lithium rechargeable battery”, 佐藤宗太, 平成28年度化学系学協会東北大会, いわき明星大学（いわき市）, 2016年9月10日（口頭・招待講演）.

６．関連特許（Patent）
なし