東京大学や産業技術総合研究所などの研究グループは2021年11月11日、電子輸送性（n型）有機半導体分子を均等なレンガ塀様式に整列させ、高移動度有機トランジスタに適したフレームワークを構築することに成功したと発表した。研究成果は、同日付でオープンアクセスジャーナル『Communications Chemistry』に掲載された。
パイ電子系分子からなる有機半導体は低温での製造が可能で、軽量性やフレキシビリティに優れるため、より高性能なデバイスへの応用が期待されている。研究グループは、これまでにパイ電子系に2つの窒素を持つn型有機半導体BQQDI（3,4,9,10-ベンゾ[de]イソキノリノ[1,8-gh]キノリンテトラカルボン酸ジイミド）を開発していたが、構成分子固有の長軸方向のずれによってレンガ塀構造が不均一になっていた。このレンガ塀構造を均等に積み上げらることができれば、分子軌道の重なりが均等になり、より一層の移動度の向上につながると考えられたことから、分子を均等に整列させる研究に取り組んでいた。
今回の発表によると、これまでの直鎖アルキル基などとは異なる性質を持つ置換基として、かさ高いシクロヘキシル基を導入することでBQQDI分子を均等に並んだレンガ塀のように整列させることに成功。分子動力学計算などによって、隣接分子間の分子軌道の重なりが熱運動により乱されにくいことも分かり、高性能n型有機半導体に有望であることが明らかになった。今後、かさ高い環状アルキル基の適切な修飾を探ることで、塗布法に適したn型有機半導体の実現できる可能性がある。
研究グループは、これにより、安価で環境に優しい高性能デバイスや、未利用エネルギーを活用する環境発電技術など、有機エレクトロニクス分野の研究開発加速が期待されるとしている。
