2022 Fiscal Year Research-status Report
Innovation in Control of Physical Properties of Polymer Thin-Film Materials by Micro-Morphology Analysis of Amorphous
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21K18979
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
長谷川 健 京都大学, 化学研究所, 教授 (30258123)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 非晶モルフォロジー / MAIRS法 / フォノン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
高分子材料の微小モルフォロジー表面を読み解く重要なカギが，フォノン／ポラリトンの表面モードである。振動スペクトルに現れる有機物の表面モード由来のバンドは，一見して基準振動バンドと区別がつかず，非晶の多い高分子材料の解析に使える状況ではない。しかし，振動スペクトルの表面モードは微小なモルフォロジーの違いを強く反映し，またその量がバンド強度に反映されることは活用すべきである。本研究では，独自開発の多角入射分解分光法(MAIRS)を利用して，有機材料の表面モード解析が容易にできる状況に変える。MAIRSは，薄膜中の遷移モーメントを面内(IP)および面外(OP)成分に分けた二つのスペクトルにして，同一縦軸スケールで取り出せる唯一の吸収分光法であり，主としてFT-IRと組み合わせて用いられる。数ある表面モードのうち，光導波路を必要とせずに測れる平滑平面のBerremanモードと，粒子由来の多重極子モードは偏光特性が大きく異なることから，IPおよびOPスペクトルに現れる比率が大きく異なり，これを表面選択律と見ることでMAIRSだけで容易に識別でき，また配向が異なる基準振動との識別を実現させる。
戦略として，強い双極子モーメントを持つC-F結合からなるパーフルオロアルキル化合物（PFAS）を用いて，フォノンの有無を制御できる物質系を考えた．通常，単一化合物を分子集合させると，PFAS同士の双極子間相互作用が強く働き，フォノンが生じる．一方，炭化水素で同様の実験をするとフォノンが生じない．PFASと炭化水素を混ぜると，それぞれがドメインを形成して，フォノンの程度を調整できない問題がある．そこで，群馬大学の園山研と共同研究により，一分子の中にパーフルオロアルキル鎖と炭化水素鎖を両方持つ化合物を合成し，それを水面上の展開単分子膜として実験したところ，フォノンを適度に調整することに成功し，MAIRSスペクトルからその変化を読み取れることを実証できた．
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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
合成に時間がかかったが，その後は測定が順調に進み，予定していた成果にほぼ近いものが得られている．
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| Strategy for Future Research Activity |
フォノンの程度を制御することに成功したため，今後はモルフォロジーとの関係を突き止める研究を行う．AFM-IRによる局所解析も検討したい．
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| Causes of Carryover |
コロナで受験倍率が大きく下がり，学生が来なかったこともあって研究のペースが低下したことに加えて，新たに研究を追加すべき条項が増えて，全体として研究が予定よりも遅れがちになったため．
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[Journal Article] Synergistic Surface Modification of Tin?Lead Perovskite Solar Cells2023
Author(s)
Hu Shuaifeng、Zhao Pei、Nakano Kyohei、Oliver Robert D. J.、Pascual Jorge、Smith Joel A.、Yamada Takumi、Truong Minh Anh、Murdey Richard、Shioya Nobutaka、Hasegawa Takeshi、Ehara Masahiro、Johnston Michael B.、Tajima Keisuke、Kanemitsu Yoshihiko、Snaith Henry J.、Wakamiya Atsushi
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 35
Pages: 2208320～2208320
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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