Okamoto Toshihiro 부교수, 오카모토 토시히로 (Okamoto Toshihiro), 도쿄 대학교 (University of Craig P Yu) (연구 시점에서), Kumagai Shohei 특수 조교수, Takeya hiroyuki 교수 인 Kumagai Shohei 특별 조교수, The Special of Store of at at on at at the the restorate of the restain of Tsuba (The The University of Tsuba) 도쿄 대학교, 새로운 지역 제작 과학 대학원 과학 대학원)AIST/University of Tokyo Advanced Openand Measurement Technology Open Innovation Laboratory (주 2)is전자 운송 (N- 타입) 유기 반바카라 룰 (주 3)고른 벽돌 벽 스타일로 분자를 정렬합니다이동성 (주 4)유기 트랜지스터에 적합한 프레임 워크를 성공적으로 구성했습니다
Pie-Electron 기반 분자 (주 5)저온에서 제조 할 수 있기 때문에 가까운 시일 내에 고급 장치에 적용될 것으로 예상됩니다 가볍고 유연합니다 예를 들어IOT Society (참고 6)필수 전자 태그 및 다중 센서 용논리 회로 (주 7)필수적이며 고성능 유기농 트랜지스터의 개발이 필요합니다 특히,구멍 (주 8)운송 업체가되어야P 형 유기 반바카라 룰 (주 9)와 비교하여, 높은 이동성 및 우수한 공기 안정성을 갖는 N- 타입 유기 반바카라 룰는 진행되지 않았으며, 분자 구조와 N 형 유기 반바카라 룰의 조립 구조 사이의 관계를 명확히하는 동시에 유기 트랜지스터에 적용 할 필요가있다
이번에는 PIE 전자 시스템에 2 개의 니트로겐이있는 N 형 유기 반바카라 룰 BQQDI 유바카라 룰를 이전에보고했습니다 (T Okamoto et al, Science Advances 2020,http : //wwwku-tokyoacjp/info/entry/22_entry866)에 의해 형성된 벽돌 벽 (벽돌 작업)-모양의 벽돌 벽의 결정 구조에 초점을 맞추면서, 우리는 부피가 큰 치환기를 가진 새로운 BQQDI 미분을 개발했습니다 그중에서도 사이클로 헥실 치환기가있는 Cy6-Bqqdi는 벽돌 (분자)의 배열을 조정하는 효과를 보여 주었고, 이론적 계산 및 유기 트랜지스터를 사용하여 평가했을 때, 이는 등방성 전자 수송 용량이 높은 것으로 밝혀졌다 일반적으로, 선형 또는 분지 알킬기는 용해도를 향상시키기 위해 치환기에 사용되지만, 이번에는 더 큰 순환 치환기를 사용함으로써 유기 반바카라 룰 분자가 균일하게 배열되어 성능이 향상됩니다 이 연구 결과는 미래의 유기 반바카라 룰 개발이 저렴하고 환경 친화적 인 고급 장치를 개발하고 사용하지 않는 에너지를 효과적으로 활용할 수있게 해줄 것입니다에너지 수확 (주 10)와 같은 차세대 유기 전자 분야의 연구 개발을 가속화합니다
이 연구 결과는 International Scientific Journal "통신 화학| "의 온라인 Breaking News 버전에서 릴리스됩니다
<연구 배경 및 역사>
유기 반바카라 룰는 파이-전자 기반 분자가 약하고 가역적 인 분자간 힘에 의해 결합 된 고체 인 유기 반바카라 룰가 저온에 있습니다응용 프로그램 방법 (참고 11)| 영화 형성이 가능하며 가볍고 유연하여 차세대인쇄 된 유연한 전자 장치 (주 12)의 주요 자료가 될 것으로 예상됩니다 그러나 작은 겹치는분자 궤도 (주 13)를 통해 수행되고 실온에서 분자 궤도의 겹침은 분자의 열 이동에 의해 방해됩니다 유기 반바카라 룰는 일반적으로 1cm2V-1S-1단점으로 간주됩니다 최근 몇 년 동안 결정 구조와열 이동 (참고 14)P 형 유기 반바카라 룰에 대한 이해의 결과, 10 cm2V-1S-1또 다른 개발에 따르면 클래스의 구멍 이동성 10805_10861 |, N- 타입 유기 반바카라 룰 중 어느 것도 비슷한 전자 이동성을 나타내지 않았다는 것을 보여 주었다
최근 몇 년 동안 개발 된 N- 형 유기 반바카라 룰 BQQQDI 유바카라 룰는 파이-전자 골격에 도입 된 질소가 인접 분자 사이에 상호 작용하여, 분자 궤도의 겹치는 것이 2 개의 이당에서 연결되는 벽돌 벽 형식 결정 구조를 상호 작용한다는 것이다 (도 1) 이 상호 작용은 최대 3cm2V-1S-1, 기존의 일반적인 유기 반바카라 룰보다 더 높은 전자 이동성이 관찰되었으며, BQQDI 유바카라 룰는 분자의 열 운동을 억제하는 것으로 생각된다 한편,이 BQQDI 유바카라 룰는 치환기로서 선형 알킬기 또는 페네틸기를 가지며, 질소를 통한 분자간 상호 작용으로 인해 특정 장축 편차가 발생하여 이동 된 벽돌 벽 구조를 초래한다 이 벽돌 벽이 골고루 쌓일 수 있다면 분자 궤도의 겹치면 이동성이 추가로 개선 될 것이며, 적절한 치환기를 찾아야한다고 생각되었다
<연구 내용>
이 연구에서, 우리는 이전 선형 알킬기와 다른 특성을 갖는 대체로로 사이클로 헥실기, 부피가 큰 사이클리 알킬기를 도입하려고 시도했다 여기서 BQQDI 유바카라 룰를 합성하기 위해BQQ-TCDA (주 15)선구자로 사용되었지만이 방법은 대상 CY6-BQQDI는 높은 수율과 고순도로 얻을 수 없으며 이번에는 BQQ-TCDA의 선구자입니다BQQ-TC (주 16)(그림 2)
결과적으로, 결정에서 세 개의 인접 분자 사이의 위치 관계는 이전의 BQQDI 유바카라 룰에서 선형 알킬 또는 페네틸기를 갖는 삼각형을 형성하는 반면 CY6-BQQDI는 이등변 삼각형을 형성하는 것으로 밝혀졌습니다 BQQDI 분자가 결정을 형성 할 때, 치환기는 서로 충돌하지 않도록 정렬되지만, 선형 알킬기 또는 페네틸기의 경우, 치환기는 분자 구조를 갖는 분자 구조를 갖는다 다른 한편으로, 사이클로 헥실기의 경우, 치환기가 파이-전자 기반 골격의 평면에서 균등하게 투사 되었기 때문에 짝수 삼각형이 생성 된 것으로 추정된다 결과적으로 Cy6-BQQDI는 균일 한 벽돌 벽 구조를 성공적으로 구성했습니다 또한,밴드 계산 (주 17)균일 성으로부터 유래 된 등방성 전자 수송 능력을 갖는 것으로 추정된다 또한, 분자 역학 계산을 사용하여 PHC는 붕괴 된 벽돌 벽 구조를 가지고 있습니다2-BQQDI, CY6-Bqqdi의 균일 한 벽돌 벽 구조는 인접 분자 사이의 분자 궤도의 겹침이 열 운동에 의해 방해 될 가능성이 적다는 것을 시사합니다
위의 이론적 계산의 결과는 코팅 유형 단일 결정 트랜지스터의 검증에 의해 검증됩니다6-Bqqdi는 결정 방향에 관계없이 15 ~ 20cm입니다2V-1S-1또한, 진공 증착 다결정 트랜지스터조차도 최대 1 cm 일 수 있습니다2V-1S-1의 높은 이동성으로서 관찰되었습니다6-Bqqdi의 작고 균일 한 벽돌 벽 구조는 높은 전자 이동성을위한 유망한 프레임 워크가 될 것으로 예상됩니다
<미래 개발>
이 발견은 부피가 큰 치환기의 효과가 균일 한 BQQDI 유바카라 룰의 벽돌 벽 구조를 구축 할 수 있으며 고성능 N 형 유기 반바카라 룰에 유망하다는 것을 보여 주었다 이 발견에 기초하여, 부피가 큰 사이 클릭 알킬기의 적절한 변형을 검색함으로써, 균일 한 벽돌 벽 구조를 갖고 코팅 방법에 적합한 N 형 유기 반바카라 룰가 실현 될 수 있다고 생각된다 따라서 미래에 유기농 전자 제품 분야의 연구 개발은 사용되지 않는 에너지를 활용하는 저렴하고 환경 친화적 인 고급 장치 및 에너지 수확을 포함하여 가속화 될 것으로 예상됩니다
이 연구 결과는 다음 프로젝트, 연구 분야 및 연구 주제를 통해 얻었습니다
전략적 창의적 연구 촉진 프로젝트 개인 유형 연구 (Sakigake)
연구 영역 : "마이크로 에너지를 사용하여 혁신적인 환경 발전 기술 만들기"
(연구 장군 : Osaka University, Osaka University의 명예 교수 Taniguchi Kenji, 부회장 : Akinaga Hiroyuki, Nanoelectronics Research Division, Nanoelectronics Research Division, National Institute of Advanced Industrial Science and Institute)
연구 주제 : "유기 반바카라 룰를위한 구조 제어 기술을 사용하여 혁신적인 열전 재료 만들기"
연구원 Okamoto Toshihiro (도쿄 대학교, 새로운 지역 제작 과학 대학원 부교수)
연구 기간 : 2017 년 10 월 -2021 년 3 월
(그림 1) 벽돌 벽 구조의 예 흰색 점선은 3 개의 벽돌이 이등변 삼각형과 같은 방식으로 배열되어 있음을 나타냅니다
(그림 2) BQQ-TCDA 와이 연구에서 개발 된 BQQ-TC를 사용한 BQQ-TCDA 및 CY를 사용한 종래의 BQQDI 합성 방법6-BQQDI 합성 방법
(그림 3) CY6-BQQDI 및 PHC2-BQQDI를 사용하여 결정 구조와 분자 구조의 차이 페네틸 및 시클로 헥실 치환기가 강조된다
Okamoto Toshihiro (도쿄 대학의 새로운 지역 제작 과학 대학원 자료 부교수/
일본 과학 기술 기관 (JST) Sakigake 연구원/
도쿄 대학교 (University of Tokyo University of Advanced Industrial Science and Technology) (연구 당시)
Craig P Yu (도쿄 대학교 뉴 지역 제작 과학 대학원의 3 학년 박사 과정 (연구 당시)
Kumagaya Shohei (도쿄 대학교, 새로운 지역 창조 과학 대학원 특별 조교수)
Takeya Junichi (도쿄 대학의 새로운 지역 제작 과학 대학원 자료학과 교수
자재 혁신 연구 센터 (MIRC)/
AIST AISTER 및 UNIVERSICE OF TOKYO, 방문 연구원, 개방형 피연산자 측정 기술, 오픈 혁신 연구소 (연구 당시)/
Nanoarchitectonics 국제 센터 (WPI-MANA)
Ishii Hiroyuki (Tsukuba 대학교 수학 및 재료 부교수/
도쿄 대학교 뉴 지역 제작 과학 대학원의 특별 연구원 (연구 당시)
Watanabe Go (Kitasato University, 과학부 물리학과 강사)
잡지 이름 : "커뮤니케이션 화학"(2021 년 11 월 11 일자)
논문 제목 :“부피가 큰 아광을 갖는 N- 타입 유기 반바카라 룰의 등방성 전하 수송에 접근”
저자 : Craig P Yu, Naoya Kojima, Shohei Kumagai, Tadanori Kurosawa, Hiroyuki Ishii, Go Watanabe, Jun Takeya, Toshihiro Okamoto*
DOI 번호 : 101038/S42004-021-00583-2