2018 Fiscal Year Annual Research Report
Exploration of mechanochromic molecules by automated pi-system figuration simulation
Publicly Offered Research
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
17H05169
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
河東田 道夫 早稲田大学, 理工学術院, 客員主任研究員 (60390671)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 化学物理 / 有機化学 / 計算化学 / 電子・電気材料 / 有機π電子系化合物 / 有機半導体 / 有機発光材料 / 有機結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
(1)林正太郎講師(A02班、防衛大学校)のグループで合成および弾性的な曲げ応答特性とメカのクロミック特性が報告されたアントラセン誘導体結晶について弾性機構と発光機構を解明するために、第一原理密度汎関数理論(DFT)計算により結晶を曲げた際の構造をモデリングし、外力を加えた際の結晶の構造変化と相対安定性を評価する研究を行った。その結果、結晶の弾性極限以内でのa軸の大きな伸縮変化の振る舞いとその相対安定性性が弾性的な曲げ応答特性に重要な寄与をしていることを明らかにした。その際に、アントラセン分子が平面的に滑る構造変化をすることに伴い、π軌道性をもつHOMO、LUMOの重なりが変化することにより発光色が変化する機構が明らかとなった。
(2)平成29年度に斎藤雅一教授(A01班、埼玉大学)のグループにより合成され、関修平教授(A03班、京都大学)のグループにより時間分解マイクロ波分光(TRMC)法にて電子移動度が測定された含硫黄スマネン共有結合性有機骨格構造体(S-COF)を対象に、第一原理DFT計算によりバンド構造の計算を行い電子移動機構の解明した。ヨウ素ドープを行っていないS-COFのバンド構造は金属的であるが価電子帯の電子が量が少ないため電子移動度が低いが、ヨウ素ドープにより価電子帯の電子の量が大きくなる結果で電子移動度が大きくなる機構が明らかとなった。本結果はTRMC法による実験結果として報告されたヨウ素ドープによる大きな電子移動度向上をよく説明する結果となった。
(3)有機太陽電池や有機半導体に用いるドナー・アクセプターポリマーのHOMO-LUMOエネルギー差をHuckel理論に基づき効率的に外挿値を求める計算方法の開発を行った。380種類のポリマーを対象にテストを実施した所、周期境界条件に基づくDFT計算の結果をよく再現すると共に大幅な計算コスト削減を確認した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(4 results)
