Visualization of Monolayer Structures Specifically Formed by Functional Organic Materials at the Substrate Interface
| Project/Area Number |
22K14604
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 29020:Thin film/surface and interfacial physical properties-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
塩谷 暢貴 京都大学, 化学研究所, 助教 (60822963)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 赤外分光法 / 高分解能 / 有機半導体 / 薄膜 / 分子パッキング / 結晶多形 / アルカン / 伸縮振動 / 薄膜相 / X線回折 |
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| Outline of Research at the Start |
有機エレクトロニクスの分野では，優れた電荷輸送特性を示す有機半導体の開発は活発に行われている一方で，デバイス特性に直結する薄膜中の凝集構造の理解は出遅れている．特に，電荷輸送にとって最も重要な“基板界面に存在する単分子膜の構造”は未だに想像の域を脱していない．実際に，このような単分子膜の構造を解析した研究例はいくつかあるものの，基板界面で特異的に生じる結晶相（単分子膜相）の存在の有無は未解決問題として残っている．本課題では，種々の機能性有機材料に対して単分子膜相の存在を実証すること目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，昨年度に構築した赤外分光法を用いた高分解測定を高性能有機半導体材料であるベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体(Ph-BTBT-C10)の構造解析に応用した．その結果，この化合物が"バルク相"と呼ばれる結晶構造をとるとき，フェニル基のCH面外変角振動バンドが2本に分裂することを観測した．他方，別の結晶構造である"薄膜相"を形成するときには，このバンド分裂は起こらないことも観測した．詳しく解析することによって，このバンド分裂がバルク相のヘリングボーン構造に由来するDavydov分裂であることを明らかにした．この発見により，Ph-BTBT-C10の結晶多形をスペクトル解析に基づいて識別できるようになった．実際に，CH面外変角振動バンドの形状に着目した解析によって，Ph-BTBT-C10のスピンコート薄膜を大気中に放置すると，わずか数時間以内に結晶構造が変化し始めることを突き止めた．この構造変化は従来のX線回折を用いた測定では捉え切れないほどわずかなものであり，高分解能の赤外分光法を用いたからこそ解析できたといえる．これらの結果は，高分解能の赤外分光法が分子パッキングの構造解析に有用であることを示すとともに，本課題の目標である単分子膜構造を可視化するための道を開くものである．
以上のようにして，本年度は高分解能の赤外分光法を機能性有機材料に応用することで，本手法の有用性を実証するとともに，分光学に基づく構造解析の基礎を固めた．これにより，単分子膜の構造を分子パッキングの観点から明らかにするための道筋をつけることができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当該年度に構築した解析手法が薄膜構造の解析に有用であることを示すことができ，本課題を遂行する目処が立ったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに構築した解析手法に基づいて，機能性有機材料の単分子膜構造を解明する．
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Report
(2 results)
Research Products
(50 results)
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[Journal Article] Synergistic Surface Modification of Tin?Lead Perovskite Solar Cells2023
Author(s)
Hu Shuaifeng、Zhao Pei、Nakano Kyohei、Oliver Robert D. J.、Pascual Jorge、Smith Joel A.、Yamada Takumi、Truong Minh Anh、Murdey Richard、Shioya Nobutaka、Hasegawa Takeshi、Ehara Masahiro、Johnston Michael B.、Tajima Keisuke、Kanemitsu Yoshihiko、Snaith Henry J.、Wakamiya Atsushi
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 35
Issue: 9
Pages: 2208320-2208320
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Interfacial Modifications for Efficient Tin–lead Perovskite Solar Cells2022
Author(s)
Shuaifeng Hu, Pei Zhao, Kyohei Nakano, Jorge Pascual, Minh Anh Truong, Richard Murdey, Nobutaka Shioya, Takeshi Hasegawa, Masahiro Ehara, Keisuke Tajima, Yoshihiko Kanemitsu, Atsushi Wakamiya
Organizer
33rd International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-33)
Related Report
Int'l Joint Research
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[Presentation] Efficient inverted perovskite solar cells enabled by multipodal hole-collecting monolayers based on triazatruxene skeleton2022
Author(s)
Minh Anh Truong, Tsukasa Funasaki, Lucas Ueberricke, Wataru Nojo, Richard Murdey, Takumi Yamada, Shuaifeng Hu, Tomoya Nakamura, Nobutaka Shioya, Takeshi Hasegawa, Yoshihiko Kanemitsu, Takanori Suzuki, Atsushi Wakamiya
Organizer
33rd International Photovoltaic Science and Engineering Conference (PVSEC-33)
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[Presentation] Understanding the Surface Characteristics of Tin-Lead Perovskites2022
Author(s)
Shuaifeng Hu, Pei Zhao, Kyohei Nakano, Jorge Pascual, Takumi Yamada, Minh Anh Truong, Richard Murdey, Nobutaka Shioya, Takeshi Hasegawa, Masahiro Ehara, Keisuke Tajima, Yoshihiko Kanemitsu, Atsushi Wakamiya
Organizer
第32回基礎有機化学討論会
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