分子ブロックを１次元階層ナノ構造体へ変換する汎用的手法の開拓

• Project Area: Creation of Element-Block Polymer Materials
• Project/Area Number: 25102530
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 佐伯 昭紀 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10362625)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2014: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2013: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 高分子太陽電池 / ナノワイヤー / フラーレン / 色素分子 / イオンビーム

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、１分子を機能性ブロックとした1次元階層ナノ構造体へ変換する汎用的手法を開拓することを目的とする。たった一つの加速された原子（イオン）の引き起こす化学反応を利用した本手法の有効性を示すため、有機薄膜太陽電池の材料として欠かせないサッカーボール状分子であるフラーレンをひも状につなぎ合わせ、１次元ナノワイヤーを形成する。このフラーレンナノワイヤーを、効率的に電子を流す電線の芯として有機薄膜太陽電池に応用し、変換効率の向上や安定性の向上を目指す。
ポリチオフェン（P3HT）とICBAに適用し、逆デバイス構造の有機薄膜太陽電池を作成したところ、フラーレンナノワイヤーの数密度・長さを制御することで、ナノワイヤーなしのデバイスと比べて約2割の性能向上を実現した。また、フラーレンナノワイヤーないし全フラーレン太陽電池を作製し、評価と解析を行った。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Exploring Photovoltaic Feasibility of Pentaaryl [60]Fullerene in Bulk Heterojunction Architecture (2014)
  • Author(s): Tsubasa Mikie, Akinori Saeki, Naohiko Ikuma, Ken Kokubo, Shu Seki
  • Journal Title: Journal of Photopolymer Science and Technology Volume: 27 Issue: 5 Pages: 553-556
  • DOI: 10.2494/photopolymer.27.553
  • NAID: 130004691082
  • ISSN: 0914-9244, 1349-6336
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fabrication of enzyme-degradable and size-controlled protein nanowires using the single particle nano-fabrication technique (2014)
  • Author(s): M. Omichi, A. Asano, S. Tsukuda, K. Takano, M. Sugimoto, A. Saeki, D. Sakamaki, A. Onoda, T. Hayashi, S. Seki
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1-8
  • DOI: 10.1038/ncomms4718
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Magnetically Induced Anisotropic Orientation of Graphene Oxide Locked by in Situ Hydrogelation (2014)
  • Author(s): Linlin Wu, Masataka Ohtani, Masaki Takata, Akinori Saeki, Shu Seki, Yasuhiro Ishida, Takuzo Aida
  • Journal Title: ACS Nano Volume: (in press) Issue: 5 Pages: 4640-4649
  • DOI: 10.1021/nn5003908
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Directed Assembly of Optoelectronically Active Alkyl-π-Conjugated Molecules by Adding n-alkanes or π-Conjugated Species (2014)
  • Author(s): M. J. Hollamby, M. Karny, P. H. H. Bomans, N. A. J. M. Sommerdjik, A. Saeki, S. Seki, H. Minamikawa, I. Grillo, B. R. Pauw, P. Brown, J. Eastoe, H. Möhwald, and T. Nakanishi
  • Journal Title: Nature Chem. Volume: 6 Issue: 8 Pages: 690-696
  • DOI: 10.1038/nchem.1977
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Tetramethylbithiophene in π-conjugated alternating copolymers as an effective structural component for the formation of spherical assemblies (2014)
  • Author(s): L. Tong, S. Kushida, J. Kuwabara, T. Kanbara, N. Ishii, A. Saeki, S. Seki, S. Furumi, and Y. Yamamoto
  • Journal Title: Polym. Chem. Volume: 5 Issue: 11 Pages: 3583-3587
  • DOI: 10.1039/c4py00023d
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Benzobisthiazole as Weak Donor for Improved Photovoltaic Performance: Microwave Conductivity Technique Assisted Molecular Engineering (2014)
  • Author(s): M. Tsuji, A. Saeki, Y. Koizumi, N. Matsuyama, C. Vijayakumar, and S. Seki
  • Journal Title: Adv. Funct. Mater. Volume: 24 Issue: 1 Pages: 28-36
  • DOI: 10.1002/adfm.201301371
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ambipolar Low-bandgap Copolymers Consisting of Dithienoketopyrrole for All-Polymer Solar Cells (2013)
  • Author(s): M. Ide, Y. Koizumi, A. Saeki, and S. Seki
  • Journal Title: J. Photopolym. Sci. Tech. Volume: 26 Pages: 217-221
  • NAID: 40019685585
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fullerene Nanowires Produced by Single Particle Nanofabrication Technique and Their Photovoltaic Applications (2013)
  • Author(s): S. Suwa, Y. Maeyoshi, S. Tsukuda, M. Sugimoto, A. Saeki, and S. Seki
  • Journal Title: J. Photopolym. Sci. Tech. Volume: 26 Pages: 193-197
  • NAID: 130004465019
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Near-Infrared Absorbing Thienoisoindigo-Based Copolymers for Organic Photovoltaics (2013)
  • Author(s): M. Ide, Y. Koizumi, A. Saeki, Y. Izumiya, H. Ohkita, S. Ito, and S. Seki
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 117 Issue: 51 Pages: 26859-26870
  • DOI: 10.1021/jp4104728
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Structural Transformation between the Supramolecular Nanofibers with Dr2stic Change of Conductivity by Heat and Ultrasound (2013)
  • Author(s): Hajime Shigemitsu, Ichiro Hisaki, Hirofumi Senga, Daisuke Yasumiya, Tejender S. Thakur, Akinori Saeki, Shu Seki, Norimitsu Tohnai, Mikiji Miyata
  • Journal Title: Chemistry An Asian Journal Volume: 未定(掲載確定) Issue: 7 Pages: 1372-1376
  • DOI: 10.1002/asia.201300258
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 高分子太陽電池の特性と分子の柔らかさ (2014)
  • Author(s): 佐伯昭紀
  • Organizer: 新学術領域研究「柔らかな分子系」第７回ワークショップ
  • Place of Presentation: 分子科学研究所（愛知県・豊橋市）
  • Year and Date: 2014-12-13
  • Invited
• [Presentation] デバイスレス・マイクロ波分光による有機太陽電池の開発 (2014)
  • Author(s): 佐伯昭紀、吉川沙耶、辻雅司、関 修平
  • Organizer: 第2回島津新素材セミナー
  • Place of Presentation: 島津製作所（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2014-11-04
• [Presentation] マイクロ波分光による有機太陽電池の研究 (2014)
  • Author(s): 佐伯昭紀
  • Organizer: 応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会 研究会「有機分子・バイオエレクトロニクスが拓く新しい世界」
  • Place of Presentation: キャンパスプラザ京都（京都府・京都市）
  • Year and Date: 2014-06-20
  • Invited
• [Presentation] Fullerene Nanowires Produced by Single Particle Nanofabrication Technique and Their Photovoltaic Applications (2013)
  • Author(s): A. Saeki, S. Suwa, Y. Maeyoshi, S. Tsukuda, M. Sugimoto, S. Seki
  • Organizer: International Conference on Photopolymer Science and Technology 2013
  • Place of Presentation: 千葉
• [Presentation] 白色TRMC法によるデバイスレス評価と材料設計 (2013)
  • Author(s): 佐伯昭紀
  • Organizer: 応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会講習会～ 有機薄膜太陽電池の最前線 ～
  • Place of Presentation: 京都
  • Invited
• [Presentation] Benzobisthiazole as Weak Donor for Improved Photovoltaic Performance: Microwave Conductivity Technique Assisted Molecular Engineering (2013)
  • Author(s): A.Saeki, M. Tsuji, S. Seki
  • Organizer: MRS Fall Meeting
  • Place of Presentation: Boston, USA
• [Presentation] 高圧下による共役高分子の構造変化と電荷輸 送特性 (2013)
  • Author(s): 野口 友貴, 山中 翔, 佐伯 昭紀, 関 修 平
  • Organizer: 高分子学会討論会2013
  • Place of Presentation: 金沢
• [Presentation] 単一粒子ナノ加工法によるπ共役系低分子ナ ノワイヤーの創成 (2013)
  • Author(s): 竹下 友輝, 麻野 敦資, 櫻井 庸明, 佐伯 昭紀, 関 修平, 杉本 雅樹
  • Organizer: 高分子学会討論会2013
  • Place of Presentation: 金沢
• [Remarks] Researcher ID
  • URL: http://www.researcherid.com/rid/B-7756-2011
• [Remarks] Researcher ID
  • URL: http://www.researcherid.com/rid/B-7756-2011
• [Remarks] 大阪大学大学院工学研究科・関研
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~cmpc-lab/