2023 Fiscal Year Research-status Report
結晶構造の対称性に着目した有機ー無機ハイブリッドハライド結晶の合成と機能探索
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21K04646
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
齋藤 紀子 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, 主任研究員 (20354417)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大橋 直樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 電子・光機能材料研究センター, センター長 (60251617)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | ハイブリッドハライド / 構造解析 / 結晶成長 / DFT |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機－無機ハイブリッドハライド結晶は、次世代太陽電池の候補として注目されているが、接触感知フレキシブルデバイスなどの、軽量で柔軟な圧電デバイス応用にも期待できる。そのためには、ハイブリッドハライドの有機分子の自発的配向誘起による、結晶の対称性制御が必要である。
本研究では、大きさの異なる有機分子の導入と、３ｄ遷移金属元素を用いた無機フレームワークの構造変化を試み、結晶対称性への影響を調べた。溶液プロセスによって新物質を合成し、単結晶構造解析と密度汎関数法（DFT）計算によって有機分子イオンの配向を調べ、圧電体などへの応用を検討した。
ホルムアミジニウム（FA）-インジウム（Cu）-ハライド（I or Cl）三元系における有機-無機ハイブリッド結晶などの、液相からの結晶成長を行い単結晶を合成し、その結晶構造解析を進め、新しい結晶構造、新しい化合物を見出した。実験的検討と併せて実施した第一原理計算による結晶構造やその安定性の検討も進めた。実験的アプローチでは詳細が捉えにくい水素原子の結晶中での配置を第一原理計算の援用によって明らかにするなど、実験と計算の融合によっても、成果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
金属とハロゲンを変えると、無機フレームワーク構造の異なるハイブリッドハライド結晶の合成が期待できる。本年度は、インジウムおよび亜鉛の、塩化物およびヨウ化物の新物質を探索した。また、有機アミン分子として、長い有機鎖を持つ分子や大きい分子の導入を試みた。
特に、ホルムアミジニウム（FA）-インジウム（Cu）-ハライド（I or Cl）三元系において、液相からの単結晶成長を行い、その結晶構造解析を進めた。その結果、新しい結晶構造、新しい化合物を見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの検討で、純然たる無機結晶と、ハイブリッド結晶との結晶化学的な差異などが、見えてきた。それらの知見を元に、さらに、結晶構造の対称性制御のための物質設計・材料合成手段を開発・改良することで、無機結晶のみでは実現できない新しい物性の発現を期待して研究を進める。今年度は、得られた新物質単結晶の物性評価を行う。
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| Causes of Carryover |
予定していた実験消耗品の購入は、別予算を使用したため、次年度使用額が生じた。
次年度使用額は、物性評価実験用の物品購入に使用する予定である。
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