2022 Fiscal Year Final Research Report
Development of supramolecular organic semiconductors
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19H00906
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 35:Polymers, organic materials, and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
Bulgarevich Kirill 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 特別研究員 (60880268)
大垣 拓也 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 特別研究員 (80804228)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 超分子化学 / 有機電子デバイス / 分子間相互作用 / 結晶構造 / 結晶構造予測 |
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| Outline of Final Research Achievements |
This research aims to understand the supramolecular nature of organic semiconductors and to realize “supramolecular organic semiconductors” with precisely designed electronic structures in molecular assemblies. Major achievements include 1) structural control of organic semiconductor crystals by selective introduction of substituents and realization of ultrahigh mobility, 2) development of crystal structure simulation method focusing on intermolecular interactions (in silico crystallization), 3) control of molecular assembly structure by optically active branched alkyl groups, 3) development of non-planar organic semiconductors and control of assembly structure, and 4) improvement of physical properties of n-type semiconductor polymers by controlling the main chain structure. In all of these achievements, the concept of molecular assembly control by molecular design is key and is expected to become a trend in the development of organic semiconductors in the future.
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| Free Research Field |
有機機能化学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究により有機半導体における超分子性の理解に基づく分子集合体構造の予測や制御が可能なった。従来の有機半導体開発では、分子レベルでの物性予測をもとに分子の選択が行われていたが、本研究は、結晶構造シミュレーションを経る固体物性予測も、限られた系ではあるが、実現可能であることを明らかにし、学術的に有機半導体開発における新たなパラダイムを与えることが出来た。これに加え、超分子性を生かした材料開発により、超高移動度を持つ材料開発、高い熱電変換能を示す半導体ポリマーなど、従来の開発方針では見出すことが困難な高性能材料が開発され、将来的な社会実装や派生材料への展開が期待されている。
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