北川進 高等研究院物質—細胞統合システム拠点（iCeMS＝アイセムス）拠点長、植村卓史 工学研究科准教授(現?東京大学教授)、北尾岳史 同博士研究員(現?同助教)、らの研究グループは、仏高等師範学校(ENS)の研究グループと協力し、周期性の細孔空間を構造内に有する多孔性物質を利用することで、これまで有機太陽電池の究極的な理想構造とされてきた、二種類の異なる分子が規則的かつ交互に配列した構造体を作り出すことに成功しました。
研究者からのコメント
ドナーおよびアクセプター分子は、ナノレベルで组み合わせることで、単独では発现させることができない电荷分离などの机能を示すことから、様々な电子デバイスの核となる构造体として盛んに研究がなされています。本研究では、多孔性金属错体（惭翱贵）の骨格构造を反映させることで、ドナーとアクセプターの集合状态を分子レベルで合理的かつ緻密に作り出すことができることを初めて実証しました。本成果は、光电子デバイスの高効率化に向けた材料设计に有用な指针を与えるものです。惭翱贵の构造多様性を活かすことで、既存の材料を凌驾するような、新规ドナーアクセプター交互配列构造体の创製が期待されます。また、惭翱贵は薄膜化も可能であるため、太阳电池を作製する上で好适といえます。今后、惭翱贵/ポリマーナノハイブリッド材料を用いて実际にデバイスの作製に取り组んでいく予定です。
概要
有机太阳电池の材料として、电子を与える（ドナー）分子と电子を受け取る（アクセプター）分子が规则的かつ交互に配列した究极に理想的な构造体が求められていました。本研究グループは、ドナー分子であるポリチオフェンを、アクセプター分子として知られる酸化チタンを含む惭翱贵内で合成することで、ドナーとアクセプターが分子レベルで规则的かつ交互に配列した构造体を作り出すことに成功しました。その结果、电流の担い手となる电荷の寿命は従来の约1000倍となり、非常に不安定な电荷を飞跃的に安定化させることに成功しました。本成果を応用することで、有机太阳电池をはじめとする様々なエネルギー変换デバイスの高効率化につながることが期待されます。
図：ドナーアクセプター交互配列构造体のイメージ
详しい研究内容について
书誌情报
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Sujing Wang, Takashi Kitao, Nathalie Guillou, Mohammad Wahiduzzaman, Charlotte Martineau-Corcos, Farid Nouar, Antoine Tissot, Laurent Binet, Naseem Ramsahye, Sabine Devautour-Vinot, Susumu Kitagawa, Shu Seki, Yusuke Tsutsui, Valérie Briois, Nathalie Steunou, Guillaume Maurin, Takashi Uemura, Christian Serre (2018). A phase transformable ultrastable titanium-carboxylate framework for photoconduction. Nature Communications, 9, 1660.
