京都대학 화학연구소의 村田靖次郞 조교 등은 플라렌C60(탄소원자가 축구공 모양으로 결합한 분자)에 폴리티오펜(전자공사체)를 도입한 연결화합물의 합성에 성공했다. “C60의 높은 전자수용태를 손상시키지 않고 화학수식할 수 있다”(村田 조교)는 것이 특징. 관능기를 도입 용제에 잘 녹지 않는 플라렌의 용해도 향상과 응집을 방해하거나 폴리머화할 때의 효율을 높이는 등의 작용이 있다. 또 박막은 산화측, 환원측 모두 전기화학적인 활성이 높다는 것도 알았다. 유기 반도체나 디바이스, 유기태양전지 등에 응용이 기대된다. 이번 연구는 차세대 유기계 전자디바이스 개발을 목적으로 한 京大와 기업 5개사와의 포괄적 산학융합 얼라이언스에서 얻어진 성과. 연구는 소속한 小松紘夫 교수연구실에서 진행되고 있다. 이번에는 에틸렌 디옥시 치환 터치오펜(산소관능기에서 치환한 티오펜) -C60 연결화합물을 합성, 전해중합에 의한 폴리머화를 조사했다. 우선 이론계산으로 모노마의 전자상태를 점검했다. 아세틸렌체에 있어 무치환의 타티오펜에 비해 에틸렌디옥시터치오펜을 도입한 경우, 도나성의 지표가 되는 최고 점유 궤도(HO-MO)가 0.48 전자볼트 상승한다는 것을 알았다. 또 플라렌 골격 위에 메틸기나 시아노기를 도입한 에틸렌 디옥시 치환 터치오펜의 이론계산에서는 시아노기를 도입한 유도체는 메틸기 도입에 비해 전자의 도입이 쉽다는 것의 지표가 되는 최저 공궤도(LUMO)가 0.25전자볼트 감소한다. 에틸렌 디옥시티오펜의 트리메틸 주석체와 0.5당량의 2, 3, 5 트리블로모티오펜을 파라듐 촉매로 티오펜환을 연결, 블로모체를 합성했다. 이것을 3 중 결합 혹은 토르시아니드로 처리함으로써 메틸기의 부가체를 수률 64%로 시아노기의 부가체를 수율 11%로 합성했다. 시아노기의 수율이 낮은 것은 용매에 대한 용해도가 낮아 단리하기 어렵기 때문. 현재 용해도 향상을 위한 연구를 진행하고 있다. 메틸기를 도입한 화합물의 산화환원 특성을 용액 속의 전기화학측정으로 조사했다. 타티오펜 부분의 산화에 유래하는 파(波)가 페로센의 기준치에 대해 0.49볼트로 관측되었다. 환원하지 않은 화합물에 비해 0.33볼트 산화전위가 낮아져 있다. 또 폴리피오펜 부분의 산화에 유래하는 파와 함께 C60부분에 유래하는 3단계의 가역한 환원을 관측할 수 있었다. 또 이때 전극상에는 폴리머가 박막으로서 석출되었다. 박막을 용액 속에서 전기화학측정한 결과 폴리티오펜 부분의 산화에 유래하는 파와 함께 C60 부분에 유래하는 3단계의 가역한 환원이 관측되어, 산화측, 환원측 모두 전기적 활성이라는 것을 알았다. 인디움, 주석, 산화물(ITO) 전극 위에 제작한 에틸렌디옥시 치환 타티오펜-C60 연결화합물을 이용한 박막은 전압에 따라 가역한 색의 변화를 하는 재미있는 현상도 나타내었다. 뉴트럴한 상태에서는 자색으로 0.5볼트 부근에서는 폴리피오펜의 산화에 따라 녹색이 되고, 마이너스 2볼트 부근에서는 짙은 청색이 된다. (NK)