課題番号（Application Number）：S-15-NR-0030
利用形態（Type of Service）：共同研究
利用課題名（日本語） ：革新的塗布型材料による有機薄膜太陽電池の構築
Program Title (English) ：Construction of organic thin-film solar cells with innovative solution-processible organic materials
利用者名（日本語） ：矢貝　史樹
Username (English) ：Shiki Yagai
所属名（日本語） ：千葉大学大学院工学研究科
Affiliation (English) ：Chiba University, Graduate School of Engineering

１．概要（Summary ）
本プロジェクトにおける今期の研究内容は、太陽電池材料として開発した以下の分子1と2が形成する集合構造の解明である。1の分子構造のヘキシル側鎖に注目すると，バルビツール酸水素結合部位に対してアルキル基の置換位置が異なる位置異性体2が存在することに気がつく．分子モデリングではヘキシル側鎖の置換位置は分子構造に大きな変化を与えず，超分子の形成には影響がないと当初は考えていた．しかし，参考分子として2を合成したところ，1とは劇的に異なる自己組織化挙動を示すことが明らかになった．2が形成する水素結合パターンを1と同様の条件でSTMにより調査したところ，1の環状6量体とは異なり，2はポリマー構造からなる層状の構造を形成した．STM観察に用いた固液界面では，水素結合モチーフ間での相互作用（いわゆるパッキング効率）が超分子構造の安定化に重要であり，水素結合超分子単位で溶解した溶液状態では，そのような分子構造による水素結合モチーフの選り好みは起こらないと考えられる．そこで、均一な溶中でも同様の超分子構造の選定が行われるかどうかを調査することを目的とした。

２．実験（Experimental）
1と2の集合体形成を（重）クロロホルム中（水素結合だけが形成されやすい溶媒）における1H NMRならびにDiffusion-Ordered NMR Spectroscopy (DOSY)により評価した。

３．結果と考察（Results and Discussion）
２つの化合物は劇的に異なる拡散係数をしめすことが明らかになった。詳細は現在解析中であるが、1が比較的単分散の拡散係数を示すのに対し、2は広範囲にわたる拡散係数を示した。これらの結果は、1は分子量が画一的な環状6量体を、2は多分散性のポリマーを形成していることを示しており、STMの結果とよく一致する。今後、分子計算などと合わせてこの結果の解析をさらに進める。

４．その他・特記事項（Others）
支援に対応した当学の技術支援者名：山田容子・鈴木充朗

1． 論文・学会発表（Publication/Presentation）
(1) Shiki Yagai, Tomohiro Seki, Hiroaki Aonuma, Kohsuke Kawaguchi, Takashi Karatsu, Takuma Okura, Aya Sakon, Hidehiro Uekusa, Hajime Ito
Mechanochromic Luminescence Based on Crystal-to-Crystal Transformation Mediated by a Transient Amorphous State
Chem. Mater.,2016, 28(1), 234-241.
(2) Mitsuaki Yamauchi, Tomonori Ohba, Takashi Karatsu, Shiki Yagai, Photoreactive Helical Nanoaggregates Exhibiting Morphology Transition upon Thermal Reconstruction, Nature Communications, 2015, 6, 8936.
(3) Shiki Yagai, Yu Hirai, Satoru Okamura and Yujiro Nakano, Design of Metastable Solid π-Assemblies for Stimuli-Responsive Fluorescent Materials, J. Photopolym. Sci. Technol. 2015, 28(4), 589-594.
(4) Shiki Yagai, Supramolecularly Engineered Functional π-Assemblies based on Complementary Hydrogen Bonding Interactions, Bull. Chem. Soc. Jpn., 2015, 88, 28-58. DOI:10.1246/bcsj.20140261 (Award Account)
(5) Shiki Yagai, Design of Metastable Solid Pi-assemblies for Stimuli-resposive Fluorescent Materials, The 32nd International Conference of Photopolymer Science and Technology(ICPST-32), 2015, June 26, Chiba, Japan
(6) Shiki Yagai, Design of Stimuli-responsive Supramolecular Assemblies of Functional pi-System , Asian Core Program, National Taiwan University, Taipei, Taiwan, 2015.9.22
(7) Shiki Yagai, Design of Stimuli-responsive Supramolecular Assemblies of Functional pi-System, Asian Core Program, National Tsing Hua University, Hsinchu, Taiwan, 2015.9.23
(8) Shiki Yagai, Design of Stimuli-responsive Supramolecular Assemblies of Functional pi-System, Asian Core Program, Academia Sinica, Taipei, Taiwan, 2015.9.24
(9) Shiki Yagai, Supramolecular Engineering of Metastable Molecular Aggregates for Stimuli-Responsive Materials, Pacifichem2015, Hawaii, USA, 2015.12.19
(10) Xu Lin, Takahiro Kizaki, Ken-ichi Nakayama, Shiki Yagai, Benzo[1,2-b:4,5-b’] dithiophene -functionalized hydrogen-bonding oligothiophene: Self-assembly and photovoltaic properties, Pacifichem2015, Hawaii, USA, 2015.12.16
(11) Xu Lin, Shiki Yagai, Water-induced helical aggregation of alkylene-tethered perylene bisimide dyads with hydrophilic swallow-tails, Pacifichem2015, Hawaii, USA, 2015.12.17
(12) Hayato Ouchi, Shiki Yagai Self-assembly of noncovalent supermacrocycles of oligothiophenes in aqueous system, Pacifichem2015, Hawaii, USA ,2015.12.17
(13) Shiki Yagai, Metastable Supramolecular Assemblies of π-Conjugated Systems, Compflu-2016, Pune, India, 2016.1.4
(14) Shiki Yagai, Dynamic Materials Utilizing Metastable Phase, JNCASR, Bangalore, India, 2016.1.5
(15) Shiki Yagai,　Design Metastable Molecular Assemblies toward Dynamic Function,　IISc, Bangalore, India, 2016.1.6
(16) Shiki Yagai, Metastable Molecular Assemblies: Structures and Functions, IACS, Kolkata, India, 2016.1.7
(17) 矢貝史樹, 光による分子集合体の制御・分子集合体による光の制御, 15-2超分子研究会, 大阪大学, 2016年1月22日
(18) Shiki Yagai, Metastable Molecular Assemblies: an Entrance to Dynamic Materials, China-Japan Joint Symposium on Functional Supramolecular Architectures
Feb.24, 2016, Okazaki, Japan

６．関連特許（Patent）
なし