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2015 Fiscal Year Annual Research Report

電荷移動錯体結晶内分子環境の動的制御による強誘電性の獲得

Research Project

Project/Area Number 26620054
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

原田 潤  北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00313172)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2016-03-31
Keywords分子性固体
Outline of Annual Research Achievements

強誘電体とは,電気双極子が整列してマクロな分極が保持され(自発分極),その分極の向きを外部電場印加によって反転できる物質である.そのスイッチ可能な自発分極は,不揮発性メモリーなど様々な応用例がある.これまで多くの強誘電性結晶が報告されているが,そのほとんどは無機酸化物であり,純粋な有機分子からなる強誘電性結晶を設計することは困難とされている.本研究では,電荷移動錯体(CT錯体)結晶中での極性有機分子の回転運動を利用して,強誘電性を示す分子性結晶の開発を目指して結晶設計を行った.
初年度は比較的大きな双極子モーメントを持つテトラブロモ無水フタル酸(TBPA)をアクセプターとし,ドナーとしてヘキサメチルベンゼン,コロネン,ペリレンのような,無極性の多環芳香族炭化水素を用いてCT錯体の単結晶を作製した.これらの結晶について単結晶X線構造解析,DSC測定,誘電率測定を行ったところ,その多くにおいてアクセプター分子の配向の乱れと,面内回転運動およびそれに由来する誘電応答と相転移が観測された.そしてその相転移は極性アクセプター分子の配向の秩序-無秩序化に由来するものであった.また,最終年度の研究では,テトラクロロ無水フタル酸(TCPA)など他の極性アクセプター分子を用いた場合でも多くのCT錯体結晶が誘電応答と相転移を示すことが分かった.従ってこのタイプのCT錯体結晶は極性分子の回転と相転移による分子環境の対称性変化が比較的容易に起こり,強誘電体結晶探索の有望なターゲットであることが明らかとなった.

  • Research Products

    (12 results)

All 2016 2015

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Switching of Transfer Characteristics of an Organic Field-Effect Transistor by Phase Transitions: Sensitive Response to Molecular Dynamics and Charge Fluctuation2015

    • Author(s)
      S. Yokokura, Y. Takahashi, H. Nonaka, H. Hasegawa, J. Harada, T. Inabe, R. Kumai, H. Okamoto, M. M. Matsushita, K. Awaga
    • Journal Title

      Chem. Mater.

      Volume: 27 Pages: 4441-4449

    • DOI

      10.1021/acs.chemmater.5b01383

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Highly ordered alignment of conducting nano-crystallites on organic semiconductor single crystal surfaces2015

    • Author(s)
      T. Mikasa, Y. Takahashi, K. Hayakawa, S. Yokokura, H. Hasegawa, J. Harada, T. Inabe
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 579 Pages: 38-43

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2015.02.034

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 柔粘性イオン結晶の示す特異な強誘電性2016

    • Author(s)
      大山口英明, 下条啓文, 原田潤, 長谷川裕之, 高橋幸裕, 稲辺保
    • Organizer
      日本化学会 第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学(京都府・京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24 – 2016-03-27
  • [Presentation] Unique Ferroelectricity found in Plastic Ionic Crystals2016

    • Author(s)
      . Oyamaguchi, T. Shimojo, J. Harada, H. Hasegawa, Y. Takahashi, T. Inabe
    • Organizer
      The 4th Frontier Chemistry Center International Symposium
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道・札幌市)
    • Year and Date
      2016-02-23 – 2016-02-24
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Polar molecules in charge-transfer crystals: Acquired dynamic and dielectric properties2015

    • Author(s)
      J. Harada, M. Ohtani, Y. Takahashi, T. Inabe
    • Organizer
      PACIFICHEM 2015
    • Place of Presentation
      ホノルル市 (米国)
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Dielectric response and structural phase transitions of charge-transfer complex crystals of polar acceptor molecules2015

    • Author(s)
      M. Ohtani, J. Harada, Y. Takahashi, T. Inabe
    • Organizer
      PACIFICHEM 2015
    • Place of Presentation
      ホノルル市 (米国)
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Design of organic ionic crystals showing ferroelectricity from molecular rotation2015

    • Author(s)
      H. Oyamaguchi, T. Shimojo, J. Harada, Y. Takahashi, T. Inabe
    • Organizer
      PACIFICHEM 2015
    • Place of Presentation
      ホノルル市 (米国)
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分子運動によって強誘電性を発現する有機イオン結晶の開発2015

    • Author(s)
      原田潤, 下条啓文, 大山口英明, 長谷川裕之, 高橋幸裕, 稲辺保
    • Organizer
      平成27年度日本結晶学会年会
    • Place of Presentation
      大阪府立大学(大阪府・堺市)
    • Year and Date
      2015-10-17 – 2015-10-18
  • [Presentation] 分子運動に由来する強誘電性有機イオン結晶の開発2015

    • Author(s)
      原田潤, 下条啓文, 大山口英明, 長谷川裕之, 高橋幸裕, 稲辺保
    • Organizer
      第9回分子科学討論会2015東京
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] 強誘電体開発を指向した有機イオン結晶の設計2015

    • Author(s)
      大山口英明, 下条啓文, 原田潤, 長谷川裕之, 高橋幸裕, 稲辺保
    • Organizer
      第9回分子科学討論会2015東京
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] 電荷移動錯体結晶中の極性分子の運動に起因する相転移と誘電応答2015

    • Author(s)
      大谷将基, 原田潤, 高橋幸裕, 稲辺保
    • Organizer
      第9回分子科学討論会2015東京
    • Place of Presentation
      東京工業大学(東京都・目黒区)
    • Year and Date
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [Presentation] Ferroelectricity from Molecular Rotation in Organic Ionic Crystals2015

    • Author(s)
      原田 潤
    • Organizer
      ICCOSS XXII JAPAN 2015
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • Year and Date
      2015-07-12 – 2015-07-17
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2017-01-06  

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