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非平滑および非晶質有機薄膜の構造解析を可能にする解析手法の構築

Research Project

Project/Area Number 16J03487
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Analytical chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

塩谷 暢貴  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2016-04-22 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
KeywordspMAIRS / 有機半導体薄膜 / 分子配向 / 結晶多形 / 非晶質 / 非平滑 / 赤外分光法
Outline of Annual Research Achievements

前年度までに,当研究室で開発したpMAIRS法の定量精度を大幅に向上させることに成功し,実用的なデバイス材料の構造解析へ応用する準備が整った.また,pMAIRS法と微小角入射X線回折法(GIXD)を組み合わせた解析が,薄膜中の分子配向と結晶多形の相関を明瞭に明らかにできることも示した.今年度は,このpMAIRS-GIXD法を基軸として,様々な有機半導体材料に応用することで,薄膜の製膜手法(湿式・乾式)や製膜パラメータが薄膜構造に与える影響の統一的理解を目指した.
まず,代表的な高分子半導体材料であるP3HT薄膜の構造解析を行った.pMAIRS法を主体とする解析により,塗布膜作製時の溶媒の揮発時間が構造制御の重要因子であることを示し,このときの結晶性と分子配向の相関を詳細に調べた.この結果,分子配向(配向角)と結晶性には線形的な相関があり,結晶性が低くなる程,face-on配向成分が増加することを定量的に明らかにした.
さらに,可溶性低分子材料として知られるポルフィリン誘導体(ZnTPP)を用いて,乾式プロセスと湿式プロセスの統一的理解を目指した.昨年度までに,塗布法で作製した薄膜については詳細に調べたため,本年度は蒸着法で作製した薄膜の構造解析を行った.この結果,高速蒸着を行うことで,動的トラップされた“配向した”アモルファス薄膜が形成されることを明らかにした.この薄膜試料は,X線の回折ピークを全く持たず,pMAIRS法を用いることではじめて配向している証拠を掴むことができた.

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (42 results)

All 2018 2017 2016

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 7 results) Presentation (34 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Impact of Kinetically Restricted Structure on Thermal Conversion of Zinc Tetraphenylporphyrin Thin Films to the Triclinic and Monoclinic Phases2018

    • Author(s)
      Shioya Nobutaka、Hada Miyako、Shimoaka Takafumi、Murdey Richard、Eda Kazuo、Hasegawa Takeshi
    • Journal Title

      J. Phys. Chem. C

      Volume: 122 Issue: 8 Pages: 4540-4545

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b00972

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Controlling Mechanism of Molecular Orientation of Poly(3-alkylthiophene) in a Thin Film Revealed by Using pMAIRS2017

    • Author(s)
      Shioya Nobutaka、Shimoaka Takafumi、Eda Kazuo、Hasegawa Takeshi
    • Journal Title

      Macromolecules

      Volume: 50 Issue: 13 Pages: 5090-5097

    • DOI

      10.1021/acs.macromol.7b00826

    • NAID

      120006325171

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Accurate Molecular Orientation Analysis Using Infrared pMAIRS Considering the Refractive Index of the Thin Film Sample2017

    • Author(s)
      Nobutaka Shioya, Takafumi Shimoaka, Richard Murdey, Takeshi Hasegawa
    • Journal Title

      Appl. Spectrosc.

      Volume: 印刷中 Issue: 6 Pages: 1242-1248

    • DOI

      10.1177/0003702816676492

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Optimal Experimental Condition of IR pMAIRS Calibrated by Using an Optically Isotropic Thin Film Exhibiting the Berreman Effect2017

    • Author(s)
      Nobutaka Shioya, Shingo Norimoto, Naoki Izumi, Miyako Hada, Takafumi Shimoaka, Takeshi Hasegawa
    • Journal Title

      Appl. Spectrosc.

      Volume: 印刷中 Issue: 5 Pages: 901-910

    • DOI

      10.1177/0003702816658673

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fringe and Noise Reductions of pMAIRS Spectra Using Principal Component Analysis2017

    • Author(s)
      Nobutaka Shioya, Takafumi Shimoaka, Takeshi Hasegawa
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 33 Issue: 1 Pages: 117-120

    • DOI

      10.2116/analsci.33.117

    • NAID

      130005286435

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface Properties of a Single Perfluoroalkyl Group on Water Surfaces Studied by Surface Potential Measurements2016

    • Author(s)
      Takafumi Shimoaka, Yuki Tanaka, Nobutaka Shioya, Kohei Morita, Masashi Sonoyama, Hideki Amii, Toshiyuki Takagi, Takeshi Hasegawa
    • Journal Title

      J. Colloid Interface Sci.

      Volume: 483 Pages: 353-359

    • DOI

      10.1016/j.jcis.2016.08.055

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comprehensive Understanding of Structure-Controlling Factors of a Zinc Tetraphenylporphyrin Thin Film Using pMAIRS and GIXD Techniques2016

    • Author(s)
      Miyako Hada, Nobutaka Shioya, Takafumi Shimoaka, Kazuo Eda, Masahiko Hada, Takeshi Hasegawa
    • Journal Title

      Chem. Eur. J.

      Volume: 70 Issue: 46 Pages: 16539-16546

    • DOI

      10.1002/chem.201603291

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  • [Presentation] 溶媒アニールがポルフィリン誘導体薄膜の構造に与える影響2018

    • Author(s)
      冨田和孝,塩谷暢貴,黄瀬隆磨,下赤卓史,枝和男,長谷川健
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      日本化学会第98春季年会
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  • [Presentation] Control of Molecular Orientation in Rylene Diimides2018

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura, Nobutaka Shioya, Takafumi Shimoaka, Takeshi Hasegawa, Yasujiro Murata, Atsushi Wakamiya
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      日本化学会第98春季年会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ペンタセンface-on配向相の発見2018

    • Author(s)
      塩谷暢貴,マーディーリチャード,枝和男,下赤卓史,長谷川健
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ZnOナノワイヤ表面における分子歪み誘起化学反応を利用した構造異性ケトン分子識別メカニズムの解明2018

    • Author(s)
      井上暉英,長島一樹,中村千枝,酒井大樹,Zhang Guozhu,高橋綱己,金井真樹,下赤卓史,塩谷暢貴,長谷川健,柳田剛
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] フッ素系溶媒を用いた溶媒蒸気アニールによるポルフィリン誘導体薄膜の表面形状および分子構造制御2018

    • Author(s)
      冨田和孝,塩谷暢貴,黄瀬隆磨,下赤卓史,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 高効率ペロブスカイト太陽電池のための有機半導体の分子配向制御2018

    • Author(s)
      若宮淳志,中村智也,塩谷暢貴,下赤卓史,長谷川健,村田靖次郎
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] フッ素系溶媒およびフッ素系SAMがポルフィリン誘導体薄膜の構造に与える影響2017

    • Author(s)
      冨田和孝,塩谷暢貴,黄瀬隆磨,下赤卓史,長谷川健
    • Organizer
      京都大学化学研究所第117回研究発表会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] フッ素系自己組織化単分子膜の構造が表面撥水性に与える影響2017

    • Author(s)
      黄瀬隆磨,塩谷暢貴,下赤卓史,森田康平,園山正史,網井秀樹,高木俊之,金森敏幸,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      京都大学化学研究所第117回研究発表会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ナフタレンジイミドを電子輸送層に用いたペロブスカイト太陽電池2017

    • Author(s)
      中村智也,塩谷暢貴,下赤卓史,長谷川健,村田靖次郎,若宮淳志
    • Organizer
      京都大学化学研究所第117回研究発表会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] pMAIRS法の次のステップ2017

    • Author(s)
      塩谷暢貴
    • Organizer
      第2回pMAIRSワークショップ:薄膜の分子配向解析を研究に活かす
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      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] フッ素系自己組織化単分子膜の構造が表面撥水性に与える影響2017

    • Author(s)
      黄瀬隆磨,塩谷暢貴,下赤卓史,森田康平,園山正史,網井秀樹,高木俊之,金森敏幸,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      第40回フッ素化学討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] フッ素系溶媒およびフッ素系SAMがポルフィリン誘導体薄膜の構造に与える影響2017

    • Author(s)
      冨田和孝,塩谷暢貴,黄瀬隆磨,下赤卓史,長谷川健
    • Organizer
      第40回フッ素化学討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] pMAIRS法による濃厚ポリマーブラシ末端の反応追跡2017

    • Author(s)
      西海 洸介,黄瀬 雄司,榊原 圭太,辻井 敬亘,塩谷 暢貴,下赤 卓史,長谷川 健
    • Organizer
      第66回高分子討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機半導体薄膜の分子配向制御構: pMAIRSおよびGIXDによる解析2017

    • Author(s)
      塩谷暢貴,下赤卓史,マーディーリチャード,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      第66回高分子討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ZnOナノワイヤ-分子間の化学的相互作用を利用した構造異性ケトン分子群の識別2017

    • Author(s)
      井上暉英,長島一樹,中村千枝,酒井大樹,He Yong,Zhang Guozhu,高橋綱己,金井真樹,下赤卓史,塩谷暢貴,長谷川健,柳田剛
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] ポルフィリン誘導体薄膜の溶媒処理による分子構造制御とpMAIRS法による膜構造解析2017

    • Author(s)
      冨田和孝,塩谷暢貴,黄瀬隆磨,下赤卓史,長谷川健
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 蒸着速度がポルフィリン誘導体薄膜の相転移に及ぼす影響: pMAIRSおよびGIXDによる解析2017

    • Author(s)
      塩谷暢貴,下赤卓史,マーディーリチャード,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季講演会
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  • [Presentation] Naphthalene Diimide-based Electron-Transporting Layer for n-i-p Type Planer Perovskite Solar Cells2017

    • Author(s)
      Tomoya Nakamura, Nobutaka Shioya, Takafumi Shimoaka, Takeshi Hasegawa, Yasujiro Murata, Atsushi Wakamiya
    • Organizer
      17th International Symposium on Novel Aromatics (ISNA 2017)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] pMAIRS: A cutting-edge analytical technique of quantitative molecular orientation in a thin film having a surface roughness2017

    • Author(s)
      Takeshi Hasegawa, Nobutaka Shioya, Takafumi Shimoaka
    • Organizer
      The 9th International Conference on Advanced Vibrational Spectroscopy (ICAVS9)
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 20.部分フッ素化ミリスチン酸単分子膜の構造が表面撥水性に与える影響2017

    • Author(s)
      黄瀬隆磨,塩谷暢貴,下赤卓史,森田康平,園山正史,網井秀樹,高木俊之,金森敏幸,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      第77回分析化学討論会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] pMAIRS法の低分子有機半導体薄膜への応用展開2017

    • Author(s)
      塩谷暢貴,下赤卓史,マーディーリチャード,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      日本分光学会年次講演会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 部分フッ素化ミリスチン酸単分子膜の分子パッキングが表面撥水性に与える影響2017

    • Author(s)
      黄瀬隆磨,塩谷暢貴,下赤卓史,森田康平,園山正史,網井秀樹,高木俊之,金森敏幸,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学 日吉キャンパス
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] pMAIRS法によるペンタセン薄膜の3次元配向解析2017

    • Author(s)
      塩谷暢貴,下赤卓史,マーディーリチャード,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Accurate Molecular Orientation Analysis by IR pMAIRS Considering the Refractive Index of a Thin Film Sample2017

    • Author(s)
      Takeshi Hasegawa, Nobutaka Shioya, Takafumi Shimoaka, Richard Murdey
    • Organizer
      The Pittsburgh Conference 2017
    • Place of Presentation
      Chicago, IL, USA
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of an edge-on oriented ZnTPP thin film studied by using the pMAIRS technique2017

    • Author(s)
      Nobutaka Shioya, Miyako Hada, Takafumi Shimoaka, Richard Murdey, Kazuo Eda, Takeshi Hasegawa
    • Organizer
      The Pittsburgh Conference 2017
    • Place of Presentation
      Chicago, IL, USA
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Molecular Structual Analysis and Control of Solution- and Dry-processed ZnTPP Thin Films Using pMAIRS and GIXD2016

    • Author(s)
      Miyako Hada, Nobutaka Shioya, Takafumi Shimoaka, Kazuo Eda, Takeshi Hasegawa
    • Organizer
      The 8th Asian Conference on Organic Electronics
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] pMAIRS Study of Film Structure of Thiophene-Based Polymers2016

    • Author(s)
      Nobutaka Shioya, Takafumi Shimoaka, Takeshi Hasegawa
    • Organizer
      The 8th Asian Conference on Organic Electronics
    • Place of Presentation
      Kyoto, Japan
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] pMAIRS法による濃厚ポリマーブラシ末端のアジド基の解析2016

    • Author(s)
      西海洸介,黄勢雄司,榊原圭太,辻井敬亘,塩谷暢貴,下赤卓史,長谷川健
    • Organizer
      第65回高分子討論会
    • Place of Presentation
      神奈川大学 横浜キャンパス
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 赤外pMAIRS法を用いたポルフィリン系蒸着膜の構造解析2016

    • Author(s)
      波田美耶子,塩谷暢貴,下赤卓史,マーディーリチャード,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] pMAIRS法による非晶質・非平滑有機薄膜の構造異方性解析2016

    • Author(s)
      塩谷暢貴,波田美耶子,下赤卓史,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ
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      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Quantitative Evaluation of Charge Carrier Generation at Pentacene/Fullerene Thin Film Interfaces2016

    • Author(s)
      Kazuto Nakao, Richard Murdey, Miyako Hada, Nobutaka Shioya, Takafumi Shimoaka, Takeshi Hasegawa, Naoki Sato
    • Organizer
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2016
    • Place of Presentation
      Fukuoka, Japan
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      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 薄膜の誘電率を考慮した赤外pMAIRS法と分子配向解析の高精度化2016

    • Author(s)
      塩谷暢貴,下赤卓史,長谷川健
    • Organizer
      日本分光学会年次講演会
    • Place of Presentation
      大阪大学 豊中キャンパス
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 塗布プロセスによるポルフィリン半導体薄膜での構造異方性解析とその制御2016

    • Author(s)
      波田美耶子,塩谷暢貴,下赤卓史,枝和男,長谷川健
    • Organizer
      FT-IR・ラマン ユーザーズフォーラム2016
    • Place of Presentation
      ナレッジキャピタルコングレコンベンションセンター(大阪)
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 赤外pMAIRS法を用いた有機薄膜の定量的構造解析を可能にする解析手法の確立2016

    • Author(s)
      塩谷暢貴,乗本真吾,泉直毅,波田美耶子,下赤卓史,長谷川健
    • Organizer
      FT-IR・ラマン ユーザーズフォーラム2016
    • Place of Presentation
      ナレッジキャピタルコングレコンベンションセンター(大阪)
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      2016 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 分光解析装置及び分光解析方法2017

    • Inventor(s)
      長谷川健,塩谷暢貴
    • Industrial Property Rights Holder
      長谷川健,塩谷暢貴
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

URL: 

Published: 2016-05-17   Modified: 2024-03-26  

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