2016 Fiscal Year Annual Research Report
Theory of Active Sites of Organic Semiconductors
| Project Area | 3D Active-Site Science |
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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)
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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、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有機半導体結晶の構造決定法を確立させるとともに、最大局在ワニエ関数、イオン化ポンテンシャル・電子親和力の解析を行った。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系統的に進めている。
【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。密度汎関数法に基づいたキャリア輸送解析を解析可能にする理論的方法論を発展させた。公募班安田Ｇで合成された新規材料を系統的に解析した。
【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、時間分解分光で観察される超高速シングレット・フィッションを説明するメカニズムを解明した。
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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
密度汎関数理論に基づく第一原理電子状態計算からの伝導理論の開発およびその発展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ており、当初の計画以上に進展している。
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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、今後も同様に有機半導体の「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継続して行う
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Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Dynamics of the triplet pair state reveals the likely co-existence of coherent and incoherent singlet fission in crystalline hexacene2017
Author(s)
N. R. Monahan, D. Su, *H. Tamura, K. W. Williams, B. Xu, Y. Zhong, B. Kumar, C. Nuckolls, A. R. Harutyunyan, G. Chen, H.-L. Dai, D. Beljonne, Y. Rao, X.-Y. Zhu
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Journal Title
Nature Chemistry
Volume: 9
Pages: 341-346
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Comparative Study of Single and Dual Gain-Narrowed Emission in 2 Thiophene/Furan/Phenylene Co-Oligomer Single Crystals2017
Author(s)
H. Shang, H. Shimotani, S. Ikeda, T. Kanagasekaran, K. Oniwa, T. Jin, N. Asao, Y. Yamamoto, H. Tamura, K. Abe, M. Kanno, M. Yoshizawa, and K. Tanigaki
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Journal Title
J Phys. Chem. C
Volume: 121
Pages: 2364-2368
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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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] [n]フェナセンの結晶構造の第一原理計算2016
Author(s)
季子祐太郎, 前田崇博, 石井宏幸, 小林伸彦, 柳澤将, 若林裕助, 江口律子, 久保園芳博,
Organizer
物性研究所短期研究会 「原子層上の活性サイトで発現する局所機能物性」
Place of Presentation
東京大学柏(千葉県、柏市）
Year and Date
2016-12-20 – 2016-12-21
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[Presentation] フェナセンの電子状態と分子間相互作用2016
Author(s)
佐藤駿介, 季子祐太郎, 前田崇博, 石井宏幸,小林伸彦
Organizer
物性研究所短期研究会 「原子層上の活性サイトで発現する局所機能物性」
Place of Presentation
東京大学柏(千葉県、柏市）
Year and Date
2016-12-20 – 2016-12-21
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