| Project/Area Number |
19F19037
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 35030:Organic functional materials-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
瀧宮 和男 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, チームリーダー (40263735)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
WANG YANG 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2019-04-25 – 2021-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | n型半導体ポリマー / 電界効果トランジスタ / 熱電変換 / 電子移動度 / パワーファクター |
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| Outline of Research at the Start |
強い電子不足性を有する三種のリレンジイミド（ナフタレン-、ペリレン-、及びナフトジチオフェン-ジイミド）を基盤とするn型有機半導体ポリマーを開発し、その半導体材料としての特性を明らかにするとともに、熱電変換材料への展開を目指す。この目的のため、材料の合成、分子量分布の制御、溶液法による薄膜作製とデバイスへの応用を行う。
さらに、電子構造と分子配向の評価、開発したn型有機半導体ポリマーへのドープといった実験的研究に加え理論計算も行うことで、化学構造、集合体構造、そして電気的物性の相関を明らかにすることを経て、優れた特性を示すn型半導体ポリマーを開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、n型有機半導体の重要な構成要素となるリレンジイミドを用い、n型高分子半導体の開発に関するものである。熱電変換材料に応用するためにはn型高分子半導体を電子ドープする必要があり、これを実現するには材料自体が低い最低非占有分子軌道（LUMO）エネルギー準位を持つこと（すなわち、電子を受け取りやすいこと）が必須となる。このための分子設計について、外国人特別研究員であるWang博士と受け入れ研究者である瀧宮とが共同で検討を行った。
まずは、分子設計において重要なツールとなる量子化学計算に関して、瀧宮が理研のスーパーコンピュータの使用法をWang博士に教授し、高分子のモデルとなる巨大オリゴマーの計算を実施することで、材料高分子のLUMOエネルギー準位、平面性、高分子の主鎖構造などの情報を得た。材料合成を含む実験的研究はWang博士が主体的に行い、その結果の解釈や研究の方向性については、瀧宮とWang博士が議論しつつ研究を進めた。中でも、実験的に決定するのは容易ではない高分子半導体のドープ量の概算法の提案、電気伝導度の温度依存性に関する解釈などは、瀧宮の指導の下Wang博士が計算・解析を行うことで、合理的な説明を与えることが可能となった。また、論文執筆についてもWang博士が初稿を執筆したのちに、協議しつつ瀧宮が改訂する形で進め、最終的にAdvanced Materials誌に研究成果を発表することができた。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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