| Project Area | Condensed Conjugation Molecular Physics and Chemistry: Revisiting "Electronic Conjugation" Leading to Innovative Physical Properties of Molecular Materials |
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| Project/Area Number |
20H05867
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
竹延 大志 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (70343035)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
熊井 玲児 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (00356924)
関 修平 京都大学, 工学研究科, 教授 (30273709)
福井 識人 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (70823277)
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| Project Period (FY) |
2020-11-19 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥160,680,000 (Direct Cost: ¥123,600,000、Indirect Cost: ¥37,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥28,080,000 (Direct Cost: ¥21,600,000、Indirect Cost: ¥6,480,000)
Fiscal Year 2021: ¥21,580,000 (Direct Cost: ¥16,600,000、Indirect Cost: ¥4,980,000)
Fiscal Year 2020: ¥47,450,000 (Direct Cost: ¥36,500,000、Indirect Cost: ¥10,950,000)
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| Keywords | 分子性固体 / 物性実験 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は，A01・A02・A04班により高密化・集積化された高密度共役分子集積体に対して様々な物性測定を行い，π共役を超える新しい分子間共役である“X”-conjugationを検証・確立する。具体的には，Only One計測評価技術と化学的な知見を組み合わせ，新物質の超高速定量評価とスクリーニングを目指す。蓄積した情報はA01・A02班にフィードバックし，機能開拓に適した集合体を実現する。併せて，領域内共通装置を核とした高密度共役物性評価支援拠点をA04班と形成し，領域内共同研究を通して，構造・光・伝導・熱・磁気特性を最適化し，“X”-conjugationの本質を解き明かす。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，A01・A02・A04班により高密化・集積化された高密度共役分子集積体に対して様々な物性測定を行い，新しい分子間共役である“X”-conjugationを検証・確立する。2021年度は，基礎物性解明と期間後半を見据えた「高次複合解析法」の基盤確立に取り組んだ。以下に，2021年度の成果を示す。
光電子素子形成・評価（竹延・福井） 1) キャリア伝導・光・熱・磁気物性の解明：領域内で合成された物質の評価を行った。特に、福井はA01班忍久保と関との共同研究により、積層ノルコロール三量体のπ平面間に電子が非局在化することを明らかにした。加えて，竹延は歪みによる構造変調と伝導・発光特性を両立する高次複合的な測定技術を原子層材料に適用し、室温における電場による切り替えが可能な円偏光発光に成功した。 2) 電気化学・電気二重層トランジスタを用いた超高密度キャリア蓄積：側鎖密度を制御した高分子材料において、熱により電解質が高分子内を移動し、熱起電力を生じることを見出した。
環境制御下超微細構造評価（熊井）：放射光X線回折による高密度共役の可視化のための、領域内で合成された物質における電子密度分布解析を検討した。具体的には、昨年度に引き続きノルコロール誘導体の電子密度分布の解析と可視化を試みた。良質な結晶を用いることで電子密度分布解析に必要な回折データ測定が可能なことが明らかになった。
超高スループット電子伝導・スピン輸送複合評価（関）： 昨年度に引き続き、高次複合解析法に向けた測定装置・技術の設計・開発を行った。並行して、ピレンをビルディングブロックとする大気安定アニオン・ジアニオン、およびトルキセノントリイミドを用いたn型半導体の合成と評価に成功した。A01班忍久保、福井との共同研究により、溶液中積層ノルコロールの自己集合体についてその光電気伝導度性を定量評価した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2021年度は、竹延・福井が打ち出す戦略のもと，竹延・熊井・関がOnly One計測評価技術を活かした基礎物性解明と期間後半を見据えた「高次複合解析法」の基盤確立を目標としていた。以下に，各研究項目の進捗状況を示す。
光電子素子形成・評価（竹延・福井）
1) キャリア伝導・光・熱・磁気物性の解明：伝導・光・熱・磁気物性の評価を目標としており、2021年度は、これまでの技術を活かした基礎物性解明だけではなく、昨年度開発した「高次複合解析法」である歪みによる構造変調と伝導・発光特性を両立させた新たな測定技術を、原子層材料に適用し、歪んだ原子層材料に強電場を印加した際に実現する室温にいて電場による切り替えが可能な円偏光発光に成功した。期間後半を見据えた「高次複合解析法」が早くも成果につながり、当初の計画以上に進展したと言える。2) 電気化学・電気二重層トランジスタを用いた超高密度キャリア蓄積：高密度なキャリア蓄積は竹延が得意とするところであり、電気化学的に安定な高分子への導入は当初の予定通りであり、順調に展開している。
環境制御下超微細構造評価（熊井）：本研究課題の最終目標の一つである高密度共役の可視化に不可欠である電子密度分布解析に必要な回折データ測定が可能なことが明らかになった。研究期間後半に期待していた成果が得られており、当初の計画以上に進展したと言える。
超高スループット電子伝導・スピン輸送複合評価（関）： 高次複合解析法の設計・開発が予定通りに進んでいる。並行して、これまでの技術を用いた成果も順調に得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
A01・A02・A04班により高密化・集積化された高密度共役分子集積体に対する様々な物性測定により得られた成果があがっている。加えて、領域発足後に新たに開発した「高次複合解析法」による成果が早くもあがり始め、当初の計画以上に進展している。今後も、当初の研究計画に従って推進する。
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