• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

有機半導体薄膜の構造制御を可能にする構造形成機構の解明

Research Project

Project/Area Number 20J10803
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 34020:Analytical chemistry-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

冨田 和孝  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
KeywordspMAIRS / GIXD / 分子配向 / 薄膜 / ポルフィリン / 分子間相互作用
Outline of Research at the Start

有機薄膜デバイスの開発では,薄膜中の集合構造を制御する技術が求められている.本研究では,X線回折法とMAIRS法を用いた詳細な構造解析に基づいて,薄膜中の分子集合構造の制御法の確立を行う.分子集合構造制御には,薄膜中の分子間相互作用に基づいたアプローチが必須であり,分子間相互作用の様子を敏感に捉えることができるMAIRS法が役立つ.ただし,従来のMAIRS法には,赤外光に不透明な基板上の薄膜は測定できないという欠点があるため,反射型MAIRS法の開発も行うことで,この欠点の克服も目指す.反射型MAIRS法ができれば,薄膜構造解析の幅を広げ,制御法の選択肢を増やすことができる.

Outline of Annual Research Achievements

有機薄膜太陽電池(OPV)や有機薄膜トランジスタ(OTFT)などのデバイスは、薄膜中の分子配列(分子配向、結晶構造)が性能に大きく影響する。したがって、分子配列を意のままに制御する技術が求められている。これらのデバイスでは、一般的に表面不活性な基板が用いられるため、材料分子間の相互作用が、薄膜構造制御のカギとなる。本研究では、これまで構造制御に用いられていなかった、配位結合を用いた薄膜中の構造制御法を、微小角入射X線回折(GIXD)法とp偏光多角入射分解分光(pMAIRS)法による詳細な薄膜構造解析に基づいて確立した。

前年度までに、有機半導体材料のTetrapyridylporphyrin(TPyP)について、ポルフィリン環の中心金属を変えて、ピリジル基との配位能を調整することで、ポルフィリン環が立ち上がった(edge-on)配向から、寝た(face-on)配向までを制御できることを、1次元GIXD法とpMAIRS法を用いて明らかにした。

本年度は、新しく導入したX線回折装置を用いて、2次元GIXD測定を行い、MTPyP薄膜の結晶構造をより詳細に明らかにした。その結果、中心金属がCu(II)のとき、これまで報告されていなかったtriclinic結晶が含まれることがわかった。Triclinic結晶の形成は、Cu(II)のdx2-y2電子によって環の平面性が向上し、歪んだポルフィリン環を含むmonoclinic結晶の形成が阻害されたことが原因と説明される。すなわち、中心金属を選択することで、配位能だけでなく分子コンフォメーションも制御できることがわかった。この成果は2022年1月に国際的な学術誌Chemical Communicationsに掲載された。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Control of supramolecular organizations by coordination bonding in tetrapyridylporphyrin thin films2022

    • Author(s)
      Tomita Kazutaka、Shioya Nobutaka、Shimoaka Takafumi、Wakioka Masayuki、Hasegawa Takeshi
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 58 Issue: 13 Pages: 2116-2119

    • DOI

      10.1039/d1cc06169k

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Monitoring of Crystallization Process in Solution-Processed Pentacene Thin Films by Chemical Conversion Reactions2021

    • Author(s)
      Shioya Nobutaka、Fujiwara Ryoi、Tomita Kazutaka、Shimoaka Takafumi、Okudaira Koji K.、Yoshida Hiroyuki、Koganezawa Tomoyuki、Hasegawa Takeshi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 125 Issue: 4 Pages: 2437-2445

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c10431

    • NAID

      120006954892

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ポルフィリン誘導体の超分子構造を利用した分子配向制御2021

    • Author(s)
      冨田和孝、塩谷暢貴、下赤卓史、長谷川健
    • Organizer
      第82回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] pMAIRS法とGIXD法によるポルフィリン誘導体薄膜の超分子構造の解析2021

    • Author(s)
      冨田和孝、塩谷暢貴、下赤卓史、長谷川健
    • Organizer
      2021年度日本分光学会年次講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ポルフィリン誘導体の中心金属との配位結合を利用した分子配列制御法の確立: pMAIRS法とGIXD法による解析2021

    • Author(s)
      冨田 和孝,塩谷 暢貴,下赤 卓史,長谷川 健
    • Organizer
      日本化学会第101春季年会,2021年3月21日,オンライン開催
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ポルフィリン誘導体の分子間配位結合を利用した分子配向制御2020

    • Author(s)
      冨田 和孝,塩谷 暢貴,下赤 卓史,長谷川 健
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] DNTT前駆体の薄膜に特有な構造転換反応の研究2020

    • Author(s)
      藤井 正道,冨田 和孝,塩谷 暢貴,下赤 卓史,長谷川 健
    • Organizer
      第81回応用物理学会秋季講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ポルフィリン誘導体薄膜の分子間相互作用を利用した分子配向制御: pMAIRS法とGIXD法による構造解析2020

    • Author(s)
      冨田 和孝,塩谷 暢貴,下赤 卓史,長谷川 健
    • Organizer
      2020年度日本分光学会年次講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] テトラフェニルポルフィリン塗布膜の結晶多形制御2020

    • Author(s)
      冨田 和孝,塩谷 暢貴,下赤 卓史,長谷川 健
    • Organizer
      第49回結晶成長国内会議
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi