| Project/Area Number |
21K19013
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
Yoshio Masafumi 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (60345098)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 液晶 / 有機半導体 / 強誘電体 / 太陽電池 / ダイオード / 電界発光 / 半導体 / 自発分極 / 光電変換 / 電荷輸送 / キュービック液晶 / キラリティー |
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| Outline of Research at the Start |
前人未踏の有機半導体材料として、蟻の巣のような三次元的に連続した電荷輸送パスを形成する双連続キュービック液晶性半導体を提案する。本研究では、強誘電性に起因したキラル光起電力効果を用いて、破格の電圧を生み出す熱安定性に優れたキラル双連続キュービック液晶性半導体を創製する。従来の有機光電変換素子と比べて、大幅な素子作製プロセスの簡略化と高性能化に寄与し、人・社会・地球環境との調和がとれた革新的エネルギーデバイスの実現を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
This research focused on the creation of ferroelectric liquid crystal semiconductors for highly efficient utilization of solar energy. We developed new ferroelectric columnar liquid crystal molecules with rod-like extended π-electron conjugated structures consisting of electron donor and electron acceptor moieties. Through X-ray electron density analysis, we clarified the nanophase-separated columnar molecular assembled structures. By applying a direct current voltage in the liquid crystal state, we successfully constructed a new photoelectric conversion device that exhibit photodiode characteristics owing to the spontaneous polarization.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
太陽光エネルギーの高効率利用に向けて、有機半導体薄膜を用いる軽量で省エネルギープロセスの太陽電池の構築が重要である。本研究では、光電変換効率の向上、長寿命化に資する新たな提案として、分子が自発的に高効率電荷輸送パスを形成する強誘電性液晶半導体の創出を目指した。強誘電自発分極によって半導体バンドギャップを超える開放電圧が期待でき、電池出力の最大化に貢献できる。また、電極間に液晶半導体を封入するシンプルな構造のため、光電変換デバイスの低コスト化と高信頼性化に資する技術として産業応用に繋がる。
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