2021 Fiscal Year Research-status Report
分子集積技術の高度化に向けた結晶モルフォロジー推定モデルの構築
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21K05221
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
峯廻 洋美 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 主任研究員 (50573143)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 有機半導体 / 有機機能性材料 / データベース / データ科学 / プリンテッドエレクトロニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では塗布・溶液プロセスによる薄膜デバイス作製において重要となる結晶・薄膜モルフォロジーを推定するためのインフォマティクス技術を、独自のハイスループット晶析技術を駆使した網羅的データ収集とそのデータ科学的分析により構築することを目的としている。
R3年度はコロナ禍での研究活動制限の影響を避けるべく、当初計画していた網羅的晶析実験の本格的な始動に先行して、データを蓄積していくためのデータベース構築を中心に取り組んだ。まず材料の合成方法、溶解度、融点、結晶構造、結晶モルフォロジー、相転移、参考文献情報といった文字列や表・画像データを容易に格納・参照できるhtml形式でデータベースを試作した。データベースへの入力については効率化と人為的ミス防止のため、専用のエクセルファイルを介したPythonによる自動データ整形・出力・html化を設計した。これまでの研究で蓄積してきた塗布型有機半導体および関連する低分子電子材料（200種程度）の実験データを試作したデータベースに格納して構造や項目・操作性・拡張性の検証を行い、最適化を進めた。次年度以降に実施する網羅的晶析実験のデータを格納できるデータベースの枠組みを先行して整えたことで、膨大なデータの管理・蓄積・活用をより効果的に実施できると期待できる。あわせて、結晶モルフォロジーと相関する重要なパラメータであると考えられる結晶中でのパッキング構造および分子間相互作用エネルギーに関する知見を得ることを目的に、ケンブリッジ結晶構造データベースからパイ電子骨格を有する電子材料を抽出して調査を実施した。PythonおよびCSD Python APIの活用により膨大な対象についてパッキング構造の分類、構造パラメータの算出、分子間相互作用計算を自動化できつつあり、晶析実験を補助する有用なデータの抽出に目途を立てることができた。
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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
従来の研究活動が大きく制限される状況を鑑み、早期に当初の研究計画を修正してデータベース構築に取り組んだことで、継続的に実験を実施できない状況であっても研究課題全体を遅延させることなく推進できた。材料の基本情報を蓄積したデータベースを研究期間の前期に構築できたことで、次年度以降に発生する膨大な実験データを効率的に格納し分析することが可能となった。またデータベースに収集した文献データを基に、本研究で対象とする実験条件・材料について十分な検討を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
R4年度は特に、インクジェット実験の高効率化のためのセットアップおよび自動化と、結晶・薄膜の高効率評価に向けた計測手法・自動解析手法の導入による工程全体のハイスループット化に注力する。次いで予備的データの蓄積がある塗布型有機半導体を出発点に本セットアップによる網羅的結晶作製実験を実施し、実験条件の振り方を見極め、本研究における実験全体の条件設定の指針を決定する。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響によりテクニカルスタッフの新規雇用を断念したこと、網羅的晶析実験用のインクジェット装置および膜評価装置のハイスループット化のための検討・設計が遅れたことから、当初計画していた人件費・設備費の支出がなかった。
これらは翌年度分と合わせてテクニカルスタッフの人件費およびインクジェット・評価に集中的に使用することで、次年度以降の研究を加速させるための体制を早期に整える計画である。
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