2022 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

Research Project

Project/Area Number	21K05221
Research Institution	National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
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)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	有機機能性材料 / 有機半導体 / 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
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。R4年度は独自のインクジェット法を活用した網羅的晶析実験を本格的に開始する計画であったが、装置に機能的な不具合の発生が見られたため、これに替わる新規装置の導入と機能設計を最優先に進めた。晶析実験・観察・評価のハイスループット化を目的としたアプリケーション設計（例えば解析・処理・蓄積しやすい形式でのデータ収集・記録用アプリやインクジェット吐出条件最適化アプリ試作等）や、ステージサイズの10倍以上の拡張および温調ステージ設置による一括作製可能なサンプル数の増大により、次年度の実験計画加速の見通しを立てることができた。また材料の晶癖に関する検討を進めるなかで、アルキル化ベンゾチエノベンゾチオフェン誘導体２種について新規にX線結晶構造解析に成功し、アルキル鎖長による系統的な結晶構造変化や層状ヘリンボーン構造の形成とその相転移挙動の議論に重要となる結晶構造データを得た。独自に構築してきたデータベースの分析からも、ベンゾチエノベンゾチオフェンをはじめとしたパイ電子骨格を有する電子材料に関する分子パッキングの系統性や特徴が見出されており、これらの論文化および学会発表に向けた議論を進めた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 本研究計画において主要な役割を担うインクジェット装置に機能的な不具合が断続的に生じており、再現性のある実験を継続的に実施するのが困難な状況となったため、計画に変更が発生した。代替とする新規装置の導入・機能設計を優先したため、晶析実験には遅れが生じているが、実験の高効率化のための各種機能を盛り込んだ新規装置の活用と、今年度にさらに充実させたデータベースおよびデータ分析手法により、計画の遅れを取り戻す体制を整えられつつある。
Strategy for Future Research Activity	R5年度前半は従来装置と新設装置の併用によりインクジェット法による網羅的晶析実験を進めつつ、晶析・観察・評価工程のハイスループット化のためのセットアップを新設装置について完了させることに注力する。予備的データの蓄積がある塗布型有機半導体を足掛かりに、低分子有機機能性材料を対象とした晶析実験の結果をふまえ、本研究における実験全体の条件設定の指針を早期に決定する。あわせてデータベースに格納した晶析実験の結果およびその他データを統合し、分析・モデル化を並行して進めることで、必要となる実験情報の収集を加速させる。
Causes of Carryover	本計画で用いる主要な装置であるインクジェット装置に不具合が発生したことにより、この装置に対して予定していた設備・備品購入を見送ったこと、また晶析実験の本格的な開始が遅れていることから、当初計画していた設備費・消耗品費の支出がなかった。これらは翌年度分と合わせ、テクニカルスタッフの人件費および装置の高機能化に向けた設備導入に集中的に使用することで、晶析実験の加速のための体制整備を進める計画である。