2015 Fiscal Year Annual Research Report
| Project Area | 3D Active-Site Science |
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| Project/Area Number |
26105011
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
小林 伸彦 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (10311341)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柳澤 将 琉球大学, 理学部, 准教授 (10403007)
田村 宏之 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 助教 (60390655)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 活性サイト / 理論 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機半導体の機能解析およびその制御には、不規則性に由来する活性サイトの解明と制御が重要になっている。そのため、精密な原子構造・電子構造解析による活性サイト研究の下、電気的、光学的機能設計のための理論的体系を構築することを目的に研究を行っている。今年度は、研究環境を整えるとともに、以下の研究を行った。
【課題１】第一原理電子状態計算による有機半導体の電子・結晶構造と活性サイトの理論。ファンデルワールス密度汎関数によってオリゴアセン結晶の構造予測を行い、格子定数や格子体積を、実験値から1％程度の誤差で予測できることを確かめ、新規に合成される有機半導体結晶の構造決定法を確立した。この手法を用いて有機班山田Ｇで合成され手法班若林Ｇで実験的に構造解析を進めるフェナセンの結晶構造・表面構造の予測計算を進めている。
【課題２】有機半導体のキャリア伝導と活性サイトの理論。ホッピング伝導機構からバンド伝導機構までを一括して扱える計算理論として開発してきた時間依存波束拡散法を発展させた。密度汎関数法の有効ハミルトニアンから局在基底を用いた行列表現を用いてキャリア輸送機構に対する活性サイトの詳細を解析可能にする理論的方法論の発展を行った。公募班安田Ｇで合成された新規材料の有効質量を明らかにした。
【課題３】有機半導体のフォノン場、フォトン場との相互作用と活性サイトの理論。有機太陽電池の変換効率に関わる有機結晶中の励起子の量子動力学モデルを発展させているとともに、有機班山田Ｇの作成したナノグラフェン/フラーレン共結晶について、光誘起電荷分離機構を理論解析した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平面波展開による電子状態計算からの有効ハミルトニアンを用いた伝導理論の開発によって有機半導体のキャリア機構の解析方法の発展が計画以上に進展した。また、【課題３】有機半導体のフォノン場、フォトン場との相互作用と活性サイトの理論は、3年目以降に開始する予定であったが、初年度から研究を前倒しし、有機実験班山田Ｇと連携を行うなど当初の計画以上に進展した。
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| Strategy for Future Research Activity |
【課題１】第一原理電子状態計算による有機半導体の電子・結晶構造と活性サイトの理論。【課題２】有機半導体のキャリア伝導と活性サイトの理論。の当初の計画に加え、前倒し実施した【課題３】有機半導体のフォノン場、フォトン場との相互作用と活性サイトの理論の研究を進め、有機半導体の「３Ｄ活性サイト」制御による新規材料開発のための理論的設計指針作成を行う
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[Journal Article] Suppressing molecular vibrations in organic semiconductors by inducing strain2016
Author(s)
T. Kubo, R. Ha¨usermann, J. Tsurumi, J. Soeda, Y. Okada, Y. Yamashita, N. Akamatsu, A. Shishido, C. Mitsui, T. Okamoto, S. Yanagisawa, H. Matsui and J. Takeya,
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Journal Title
Nature Communications
Volume: 7
Pages: 11156(1-7)
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 歪み導入による塗布有機半導体単結晶の70%移動度増加効果2015
Author(s)
窪 孝祥, Haeusermann Roger, 鶴見淳人, 添田淳史, 岡田悠悟, 山下 侑, 赤松範久, 宍戸 厚, 三津井親彦, 岡本敏宏, 柳澤 将, 松井弘之, 竹谷純一
Organizer
第76回応用物理学会秋期学術講演会
Place of Presentation
名古屋国際会議場,愛知県名古屋市
Year and Date
2015-09-13 – 2015-09-16
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