Application of Electrical Conductive Soft Crystals to Opto-Electronic Devices
Publicly Offered Research
| Project Area | Soft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering |
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| Project/Area Number |
20H04679
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
大久保 貴志 近畿大学, 理工学部, 教授 (90322677)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
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| Keywords | 導電性ソフトクリスタル / インピーダンス分光測定 / エレクトロルミネッセンス / 薄膜太陽電池 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では導電性性ソフトクリスタルの光電子デバイスへの応用の可能性を見いだすことを目的とする。具体的には①新規導電性ソフトクリスタルの合成、②導電性ソフトクリスタルの伝導性、誘電性、発光特性など基礎物性の評価、③導電性ソフトクリスタルを用いた新たな光電子デバイスの作製と評価を実施する。特に2019年度までに本領域の研究で合成したTADFと導電性が共存するソフトクリスタルに関して薄膜化と有機EL素子の作製、評価を中心的な課題として進め、単一TADF材料の可能性を実証する。また、これまで合成した電場応答性ソフトクリスタルや多孔性ソフトクリスタルなどに関しても様々な電子デバイスへの応用を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では新たな導電性ソフトクリスタルの開発と光電子デバイスへの応用を試みた。具体的には、導電性と発光特性を兼ね備えた導電性答性ソフトクリスタルを有機ELや有機薄膜太陽電池、電界効果トランジスタ（FET）、二次電池、熱電変換素子などの光電子デバイスへと応用することで、ソフトクリスタルの実用の可能性を検証することを目的として研究を実施した。
１）本研究では導電性と発光特性を兼ね備えたソフトクリスタルを創成するために、ハロゲン化銅と含窒素π共役配位子からなる配位高分子を合成した。これら配位高分子はいずれも導電性を示し、1(M+X)LCTからのエネルギー移動による三重項クラスターセンター（3CC）からの発光、熱活性化遅延蛍光（TADF）、リン光など、配位高分子ごとに異なるメカニズムによる発光を示すことが明らかになった。
２）本研究で合成した導電性ソフトクリスタルを用いたリチウムイオン電池を作製し、その充放電特性を検討した。その結果、コバルト酸リチウムを正極とした二次電池と同程度の150 mAh/gの容量を示すことが明らかになった。XPSの測定から充放電の過程で導電性ソフトクリスタルの細孔内にLi+イオンとBF4-アニオンが出入りしている可能性があることが示唆された。
３）ヨウ化銅(I)とフェナントリジンを順次積層した薄膜をアセトニトリル蒸気を用いて溶媒アニールすることで、配位高分子薄膜の生成を確認した。この配位高分子薄膜を用いて有機EL素子を作製し、発光特性を評価した。
４）銅イオンの変位により巨大な誘電応答と高いキャリア移動度を示す電場応答性ソフトクリスタルについて、断熱型熱量計を用いた熱容量測定を行い、その相転移現象に関して検討した。その結果、合成直後の結晶は準安定層であることが示唆され、このことが巨大な誘電応答と高いキャリア移動に関与している可能性があることが明らかになった。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(23 results)
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[Journal Article] Organic Thin-film Solar Cells Using Benzotrithiophene Derivatives Bearing Acceptor Units as Non-Fullerene Acceptors2021
Author(s)
Matsumoto, Kouichi ; Yamashita, Kazuhiro; Sakoda, Yuuki; Ezoe, Hinata; Tanaka, Yuki; Okazaki, Tatsuya; Ohkita, Misaki; Tanaka, Senku; Aoki, Yuki; Kiriya, Daisuke; Kashimura, Shigenori; Maekawa, Masahiko; Kuroda-Sowa, Takayoshi; Okubo, Takashi
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Journal Title
European Journal of Organic Chemistry
Volume: 33
Issue: 33
Pages: 4620-4629
DOI
Related Report
Peer Reviewed
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