超分子工学で設計されたペリレンビシミド・アセンブリは,柱状から多層状構造への熱的移行を示しています
Shiki Yagai1, Mari Usui, Tomohiro Seki
1Department of Applied Chemistry & Biochemistry, Graduate School of Engineering, Chiba University, 1-33 Yayoi-cho, Inage-ku, Chiba 263-8522, Japan. yagai@faculty.chiba-u.jp
Journal of the American Chemical Society
|April 20, 2012
まとめ
機能化されたペリレンビシミド (PBI) は,水素結合のロゼットを形成し,そのロゼットは自体を集めて柱状の構造を形成します. 加熱により,ラメラー相への移行が誘発され,電荷移転により光伝導性が著しく向上する. この研究は,光電子的な意味を持つ新しい構造的変換を明らかにしています.
科学分野:
- マテリアルサイエンス 材料科学
- 超分子化学 超分子化学
- オーガニック・エレクトロニクス
背景:
- ペリレンビシミド (PBI) デリバティブは,その光電子特性のために広く研究されています.
- 機能化されたPBIを秩序ある構造に自己組み立てることは,先進的な材料にとって極めて重要です.
- 超分子組織の制御は,材料の性能に影響を与えます.
研究 の 目的:
- PBIをディトピックシアヌリック酸で機能化し,制御された自己組み立てを行う.
- 水素結合のスーパーマクロサイクルと柱状構造の形成を調査する.
- 構造変遷とその光伝導性への影響について研究する.
主な方法:
- 集積研究のためのUV-visおよびNMRスペクトロスコーピー.
- ナノ構造の可視化のための原子力顕微鏡 (AFM) と伝送電子顕微鏡 (TEM).
- 構造分析のためのX線 difraktion (XRD) (六角形の柱状および板状フェーズ).
- 差分スキャニング熱計 (DSC) と赤外線 (IR) スペクトロスコピーは,熱および結合分析のためのものです.
- フラッシュ・フォトリシス時間解像度マイクロ波伝導率 (FP-TRMC) と光電子特性のトランジント吸収スペクトロスコーピー.
主要な成果:
- 水素結合のPBIロゼットと円筒状繊維ナノ構造物の形成.
- 溶液中および鋳造時に六角柱状 (Col(h)) 構造に自己組み立て.
- 熱によって誘発された構造的移行は,Col (h) から高度に秩序付けられたラメラー (Lam) 構造に変化します.
- 水素結合モチーフのローゼットから線形テープへの移行時の再配置.
- 効率的な電荷伝送により,Col (h) 構造と比較して,Lam構造における一時光伝導性の顕著な増加.
結論:
- 機能化されたPBIは,水素結合とπ-πスタッキングを通じて,オーダーされた超分子構造を形成することができる.
- 柱状と板状の間の可逆的な構造的移行は,熱処理によって達成できます.
- ラメラー相は優れた光伝導性を示しており,これは分子内電荷移転による電荷キャリア生成の強化によるものである.
