Research

研究概要

様々な元素の電子的あるいは構造的な特徴を活かして、全く新しい骨格の有機材料を構築することができれば、新たな光電子機能を引き出せる可能性を秘めています。私たちは、画期的な分子設計指針に基づいて、有機材料の光電子特性を自在に制御することで、フレキシブルデバイスなどの基盤材料である有機半導体、発光材料あるいは太陽電池への展開が可能な光電変換色素など、次世代の機能性有機材料の創製を目指しています。


研究トピックス

色素増感太陽電池

Y. Adachi , T. Nabeya , T. Nomura , K. Kondo , K. Kawakami , Y. Ooyama and J. Ohshita; Direct comparison of dithienosilole and dithienogermole as π-conjugated linkers in photosensitizers for dye-sensitized solar cells; Dalton Trans., 2019, 48, 16671 - 16678.

DTGを有する色素からなる色素増感太陽電池は、DTSの場合より良い性能を示した。元素による凝集状態の違いによる興味深い例と考えられる。









遮熱材

S. Tsukada, Y. Nakanishi, H. Kai, T. Ishimoto, K. Okada, Y. Adachi, J. Ohshita; NIR-shielding films based on PEDOT-PSS/polysiloxane and polysilsesquioxane hybrid; J. Appl. Polym. Sci., 2019, 136, 48367-48376.

近赤外光を吸収するシルセスキオキサン膜をPEDOT-PSS存在下でのTEOSのゾルゲル反応で合成した。可視透過性の高い遮熱材料としての期待できる。







耐熱性・耐塩素性水分離膜

D. Zhang, J. Ohshita; Preparation of robust RO membrane for water desalination by interfacial copolymerization of bis[(triethoxysilyl)propyl]amine and bis(triethoxysilyl)ethane ; Polym. J., 2019, 51(11), 1231-1234.

ビス[(トリエトキシシリル)プロピル]アミンとビス(トリエトキシシリル)エタンの界面ゾスゲル共重合によって、耐熱性・耐塩素性に優れた逆浸透淡水化膜の作製に成功した。









有機EL材料

J. Ohshita, T. Kai, Y. Adachi, K. Yamaji, M. Nakamura, S. Watase, S. Mori,N. Matsuyama; Synthesis of non-planar bipyridyls bridged by disilane and disiloxane and their phosphorescent copper complexes; Appl. Organomet. Chem., 2019, e5306.

ジシラン、シロキサン架橋したビピリジルの銅錯体を合成し、それらのりん光発光特性とOLED(有機EL素子)への応用を明らかにした。新規の発光材料として期待できる。









D-A材料

J. Ohshita, M. Sugino, Y. Ooyama, Y. Adachi; Synthesis of Pyridinothienogermoles as Unsymmetrically Condensed Germoles; Organometallics, 2019, 38(7), 1606-1613.

ピリジノチエノゲルモール類を合成した。ピリジンのルイス塩基性を反映して、センシング特性を示し、例えば、(C6F5)3Bと錯形成し、光学特性に大きな変化が見られた。新しいD-A骨格として有望である。









固体りん光材料

J. Ohshita, K. Yamaji, Y. Ooyama, Y. Adachi, M. Nakamura, S. Watase; Synthesis, Properties, and Complex Formation of Antimony- and Bismuth-Bridged Bipyridyls; Organometallics, 2019, 38(7), 1516-1523.

アンチモン-およびビスマス-架橋ビピリジルとそれらの銅錯体を初めて合成することに成功した。銅錯体は、室温で良好な固体りん光発光特性を示した。









分子内エネルギー移動

Y. Adachi, T. Nomura, J. Ohshita; Intramolecular Energy Transfer in Dithienogermole Derivatives;Chem.Eur. J., 2019, 25, 4974-4983.

かさ高いπ共役系が置換した新規なDTG誘導体を合成し、そのDTG-π共役置換基間のエネルギー移動を検討し、光学機能を持った材料としての可能性を明らかにした。









界面重合ゾルーゲル膜

F.-T. Zheng, K. Yamamoto, M. Kanezashi, T. Gunji, T. Tsuru, J. Ohshita; Preparation of Hybrid Organosilica Reverse Osmosis Membranes by Interfacial Polymerization of Bis[(trialkoxysilyl)propyl]amine, Chem. Lett., 2018, 47, 1210-1212.

ビス[(トリエトキシシリル)プロピル]アミンの界面ゾスゲル重合によって、簡便に逆浸透淡水化膜を作製する新しい手法を開発した。









光増感色素

J. Ohshita, Y. Hayashi, Y. Adachi, T. Enoki, K. Yamaji, Y. Ooyama; Optical and Photosensitizing Properties of Spiro(dipyridinogermole)(dithienogermole)s with Eletron-Donating Amino and Electron-Withdrawing Pyridinothiadiazole Substituents; ChemSelect, 2018, 3, 8604-8609.

一重項酸素の発生は、抗ガン治療などに応用できる技術として注目されている。以前、スピロ化合物が一重項酸素発生の光触媒として利用できることを見出したが、より効率的な触媒の開発に成功した。









水分離膜

K. Yamamoto, H. Muragishi, T. Mizumo, T. Gunji, M. Kazezashi, T. Tsuru, J. Ohshita; Diethylenedioxane-bridged microporous organosilica membrane for gas and water separation; Sep. Pur. Tech., 2018, 207, 370-376.

ジオキサンを含むトリエトキシシラン前駆体のゾルゲル反応で、高効率の淡水化膜の作製に成功した。









ハイブリッド共役ポリマー

Y. Adachi, Y. Ooyama, Y. Ren, X. Yin, F. Jäkle, J. Ohshita; Hybrid conjugated polymers with alternating dithienosilole or dithienogermole and tricoordinate boron units; Polym. Chem., 2018, 9, 291-299.

ケイ素/ゲルマニウムを含むDTS/DTGユニットとホウ素をベースとしたBTD/FBDTユニットを交互に含むハイブリッド共役ポリマーを合成し、ユニットの組み合わせによって、光学特性をコントロールできることを見出した。










水分離

F.-T. Zheng, K. Yamamoto, M. Kanezashi, T. Tsuru, J. Ohshita; Preparation of bridged silica RO membranes from copolymerization of bis(triethoxysilyl)ethene/(hydroxymethyl)triethoxysilane. Effects of ethenylene-bridge enhancing water permeability; J. Membr. Sci., 2018, 546, 173-178.

doi:10.1016/j.memsci.2017.10.025
HMTESとBTESE2の共重合膜が効率のよい水分離膜に利用できる可能性を示した。









水分離膜

K. Yamamoto, M. Kanezashi, T. Tsuru, J. Ohshita; Preparation of bridged polysilsesquioxane-based membranes containing 1,2,3-triazole moieties for water desalination; Polym J., 2017, 49, 401-406.

トリアゾール環をコアとする架橋アルコキシシランの加水分解縮合で作製した膜の水分離特性を評価したところ、良好なデータが得られた。









有機半導体

J. Ohshita, Y. Adachi, R. Sagisaka, M. Nakashima, Y. Ooyama, Y. Kunugi; Synthesis of dithienogermole-containing Polythiophenes; Syn. Met., 2017, 227, 87-92.

一連のジチエノゲルモール(DTG)およびジチエノシロール(DTS)含有共役高分子を合成し、その光学特性、トランジスタ特性を評価した。









ニトロベンゼンセンサー

M. Nakamura, K. Shigeoka, Y. Adachi, Y. Ooyama, S. Watase, J. Ohshita; Preparation of Dithienogermole-containing Polysilsesquioxane Films for Sensing Nitroaromatics; Chem. Lett., 2017, 46, 438-441.

ジチエノゲルモール(DTG)を含む多孔性の蛍光発光性シルセスキオキサン膜を合成し、それがニトロベンゼン蒸気にさらすと消光し、センシング材料として使えることを見出した。









増感色素

Y. Adachi, Y. Ooyama, N. Shibayama, J. Ohshita; Dithienogermole-containing D-π-A-π-A Photosensitizers for Dye-sensitized Solar Cells; Chem. Lett., 2017, 46, 310-312.

ジチエノゲルモール(DTG)をベースとした新しい色素増感太陽電池(DSSC)用の増感色素を開発した。









水分離膜

K. Yamamoto, S. Koge, T. Gunji, M. Kanezashi, T. Tsuru, J. Ohshita; Preparation of POSS-derived robust RO membranes for water desalination; Desalination, 2017, 404, 322-327.

POSS(カゴ状オリゴシルセルキオキサン)をコアとするアルコキシシランの加水分解縮合から生成する多孔質膜が耐熱性・耐塩素性の高い水分離膜として利用できることを見出した。









リン光発光材料

K. Murakami, Y. Ooyama, S. Watase, K. Matsukawa, S. Omagari, T. Nakanishi, Y. Hasegawa, K. Inumaru, J. Ohshita; Synthesis of Dipyridinogermole-Copper Complex as Soluble Phosphorescent Material; Chem. Lett.; 2016, 45, 502-504. DOI: 10.1246/cl.160036

リン光発光性のジピリジノゲルモールー銅錯体を合成した。この錯体は、溶解性がよく、PMMAに分散することで、リン光性の自立膜に成形できる。










光電子移動の制御

K. Murakami, Y. Ooyama, H. Higashimura, J. Ohshita; Synthesis, Properties, and Polymerization of Spiro[(dipyridinogermole)(dithienogermole)]; Organometallics, 2016, 35, 20-26.DOI: 10.1021/acs.organomet.5b00817

ビピリジルとビチオフェンをゲルマニウムでスピロ架橋した分子を合成し、置換基によって、ユニット間のエネルギー移動、電子移動を制御できることを見出した。









水分離膜

Yamamoto, K; Ohshita, J; Mizumo, T; Kanezashi, M; Tsuru, T; Preparation of hydroxyl group containing bridged organosilica membranes for water desalination ; SEPARATION AND PURIFICATION TECHNOLOGY, 2015, 156, 396-402. doi: 10.1016/j.seppur.2015.10.028

HMTES(ヒドロキシメチルトリエトキシシラン)を原料としたシリカ膜のSi-O-C結合が加水分解することで、膜の選択性を保ったまま透水性を上昇させることができることを見出した。









ニトロベンゼンセンサー

Ohshita, J.; Nakamura, M.; Ooyama, Y.; Preparation and Reactions of Dichlorodithienogermoles; Organometallics, 2015, 34, 5609-5614. doi: 10.1021/acs.organomet.

ジクロロジチエノゲルモールの反応によって、様々なジチエノゲルモール誘導体を合成した。このうち、シクロテトラゲルモキサンは、ニトロベンゼン蒸気と接触すると蛍光発光が消光することが分かった。ニトロ芳香族化合物のセンシングへの応用が期待できる。










有機薄膜太陽電池

Nakashima, M.; Otsura, T.; Naito, H.; Ohshita, J.; Synthesis of new D-A polymers containing disilanobithiophene donor and application to bulk heterojunction polymer solar cells; Polym. J., 2015, 47, 733-738.doi:10.1038/pj.2015.

新規なD-A型共役ポリマーを合成し、有機薄膜太陽電池に応用した。比較的高い電圧を得ることができた。








架橋シリカ分離膜

Mizumo, T.; Muragishi, H.; Yamamoto, K.; Ohshita, J.; Kanezashi, M.; Tsuru, T.; Preparation and separation properties of oxalylurea-bridged silica membranes; Appl. Organomet. Chem., 2015, 29, 433-438. doi: 10.1002/aoc.3311

オキザリルウレアで架橋したシリカ膜の水分離・二酸化炭素分離特性を明らかにした。









エレクトロクロミック材料

Murakami, K.; Ohshita, J.; Inagi, S.; Tomita, I.; Synthesis, and Optical and Electrochemical Properties of Germanium-Bridged Viologen; Electrochemistry, 2015, 83, 605-608.

ゲルマニウム架橋したメチルビオロゲン誘導体を合成し、その安定なエレクトロクロミズムを明らかにした。









リン光発光性有機アンチモン化合物

J. Ohshita, T. Tsuchida, K. Murakami, Y. Ooyama, T. Nakanishi, Y. Hasegawa, N. Kobayashi, H. Higashimura; Distibylation of Acetylenes with Ph2Sb-SbPh2: Synthesis, Crystal Structures and Phosphorescence Properties of Bis(diphenylstibyl)ethenes, Z. Naturforschung B, 2014, 69, 1181-1187.

アンチモン-アンチモン結合へのアセチレン結合の挿入により、ビススチビルエテンの合成に成功しました。これらの化合物が固体状態でリン光発光性を示すことを見出しました。









色素増感太陽電池材料発光性

J. Ohshita, Y. Adachi, D. Tanaka, M. Nakashima, Y. Ooyama; Synthesis of D-A Polymers with a Disilanobithiophene donor and a Pyridine or Pyrazine Ccceptor and Their Applications to Dye-Sensitized Solar Cells, RSC ADV., 2015, 5, 36673-36679.

ジシラノビチオフェンをドナーとするD-A型共役ポリマーを合成しました。ポリマーは、酸化チタン表面と反応し、ポリマーが修飾した電極を与えますが、その電極を用いて色素増感太陽電池の作成を行いました。









発光性シルセスキオキサン

J. Ohshita, M. Nakamura, K. Yamamoto, S. Watase, K. Matsukawa; Synthesis of Dithienogermole-Containing Oligo- and Polysilsesquioxanes as Luminescent Materials; Dalton Trans., 2015, 44, 8214-8222.

ジチエノゲルモールを発色団とする発光性のオリゴ-およびポリシルセスキオキサンを合成しまし、PLおよびEL発光性を明らかにしました。









架橋アルコキシシランのゾルゲル反応メカニズム

K. Yamamoto, J. Ohshita, T. Mizumo, T. Tsuru; Polymerization Behavior and Gel Properties of Ethane, Ethylene and Acetylene-Bridged Polysilsesquioxanes; J. Sol-Gel Tech. Sci., 2014, 71, 24-30

架橋アルコキシシランのゾルーゲル反応によって生成したゲルの構造が架橋有機基の構造によって左右されることを報告しました。架橋シリカの構造制御に関する重要な知見です。












有機薄膜太陽電池材料

F.-B. Zhang, J. Ohshita, M. Miyazaki, D. Tanaka, Y. Morihara; Effects of Substituents and Molecular Weight on the Optical, Thermal, and Photovoltaic Properties of Alternating Dithienogermole-Dithienylbenzothiadiazole Polymers; Polym. J., in press.

DTG-ポリマーの置換基と分子量による薄膜太陽電池ホスト材料としての性能の差を明らかにしました。









ジチエノスタンノール

Tanaka, D.; Ohshita, J.; Ooyama, Y.; Kobayashi, N.; Higashimura, H.; Nakanishi, T.; Hasegawa, Y. Organometallics, 2013, 32, 4136-4141.

スズ-架橋ビチオフェン(ジチエノスタンノール)を初めて合成し、それが、結晶化促進発光を示し、結晶状態では、アモルファス・溶液状態に比べて、20倍効率よく蛍光発光を示すことを見出した。










新しい光電変換材料

Ohshita, J.; Nakashima, M.; Tanaka, D.; Morihara, Y.; Fueno, H.; Tanaka, K. Polym. Chem., 2014, 5, 346 – 349.

ジシラノビチオフェンを含む新しいポリマーを合成した。高分子太陽電池へ応用し、光電変換効率6.38%に達した。










Si- およびGe-架橋ビピリジル

Ohshita, J.; Murakami, K.; Tanaka, D.; Ooyama, Y.; Mizumo, T.; Kobayashi, N.; Higashimura, H.; Nakanishi, T.; Hasegawa, Y. Organometallics, in press.

ケイ素およびゲルマニウムで架橋したビピリジル誘導体を合成し、それらが固体でりん光発光を示すことを見出した。新規な発光性・電子不足π電子系として利用が期待できる。










新しいD-A型有機ケイ素ポリマー

Ohshita, J.; Kajihara, T.; Tanaka, D.; Ooyama, Y. J. Organomet. Chem., 2013, 749, 255-260.

長波長吸収を有する新規なD-A(ドナー-アクセプター)型有機ケイ素ポリマーを合成し、そのクロミック特性、色素増感太陽電池への応用を明らかにした。









ポリジチエノゲルモール

Ohshita, J.; Miyazaki, M.; Tanaka, D.; Morihara, Y.; Fujita, Y.; Kunugi, Y. Polym. Chem. 2013, 4, 3116-3122.

ゲルマニウム架橋したポリチオフェン(ポリジチエノゲルモール)を初めて合成し、その有機トランジスタ、有機薄膜太陽電池の動作材料としての応用の可能性を明らかにしました。









14族元素を利用した新しい有機薄膜太陽電池材料

Ohshita, J.; Miyazaki, M.; Zhang, Fei-Bao.; Tanaka, D.; Morihara, Y. Polym. J. 2013, 45, 979-984.

ジチエノメタロール-ピリジノチアジアゾールポリマーを新しく合成し、有機薄膜太陽電池に応用しました。素子の最適化の結果、光電変換効は
3.36%に達しています。









固体蛍光発光性新規元素ブロック

Ohshita, J.; Tominaga, Y.; Tanaka, D.; Ooyama, Y.; Mizumo, T.; Kobayashi, N.; Higashimura, H., Dalton Trans. 2013, 42, 3646-3652.

固体でも高い量子収率を有する一連のケイ素架橋分子の合成に成功しました。
これらのうち、ホウ素の置換したものは、フッ素イオンセンサーとしても働きます。










シロキサン-オリゴチオフェンのミクロ相分離膜

Lu, Z.; Ohshita, J.; Tanaka, D.; Mizumo, T.; Fujita, Y.; Kunugi, Y. J. Organomet. Chem. 2013, 731, 73-77.

オリゴシロキサンとオリゴチオフェンという異なる機能を有する元素ブロックの共重合体PDMS-7Tがスピンコートフィルムでミクロ相分離構造示すことを見出しました。新しい界面・階層制御として期待できます。










カーボンナノチューブの可溶化

Lu, Z.; Ohshita, J.; Tanaka, D.; Mizumo, T.; Fujita, Y.; Kunugi, Y. Composite Interfaces 2012, 19, 573-581

新しいオリゴシロキサンポリマーを合成し、有機溶媒に可溶なカーボンナノチューブとのハイブリッドの合成に成功しました。シロキサンをベースとした新しいカーボンナノチューブ可溶化剤として期待できます。










有機ケイ素ポリマー-ホウ素錯体の有機薄膜太陽電池材料への応用

Tanaka, D.; Ohshita, J.; Ooyama, Y.; Morihara, Y. Polymer Journal, 2013, 45, 1153-1158.

ジチエノシロール-ピリジン交互ポリマーを合成し、これと有機ホウ素化合物の錯体形成反応を利用して有機薄膜太陽電池材料に応用しました。ホウ素錯体とすることで、ポリマーの電子状態が変化し、色調が変化するだけでなく太陽電池特性パラメータをコントロールすることが可能です。新たな太陽電池材料の設計指針の一つを与えるものとして興味深い結果と言えます。








研究室の変遷

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