動的エキシトンの学理構築と機能開拓

総括班

研究領域	動的エキシトンの学理構築と機能開拓
研究課題/領域番号	20H05831
研究種目	学術変革領域研究(A)
配分区分	補助金
審査区分	学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関	京都大学
研究代表者	今堀博京都大学, 工学研究科, 教授 (90243261)
研究分担者	小堀康博神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 教授 (00282038) 佐伯昭紀大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (10362625) 山田容子京都大学, 化学研究所, 教授 (20372724) 東雅大名古屋大学, 情報学研究科, 教授 (20611479) 三ツ沼治信東京大学, 大学院薬学系研究科(薬学部), 助教 (20823818) 梶弘典京都大学, 化学研究所, 教授 (30263148) 山方啓岡山大学, 環境生命自然科学学域, 教授 (60321915) 家裕隆大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80362622) 作田絵里長崎大学, 総合生産科学研究科(工学系), 教授 (80554378) 村上達也富山県立大学, 工学部, 教授 (90410737) 鈴木克明京都大学, 化学研究所, 助教 (90747859)
研究期間 (年度)	2020-11-19 – 2025-03-31
研究課題ステータス	交付 (2024年度)
配分額 *注記	66,170千円 (直接経費: 50,900千円、間接経費: 15,270千円) 2024年度: 12,870千円 (直接経費: 9,900千円、間接経費: 2,970千円) 2023年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円) 2022年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円) 2021年度: 13,910千円 (直接経費: 10,700千円、間接経費: 3,210千円) 2020年度: 15,470千円 (直接経費: 11,900千円、間接経費: 3,570千円)
キーワード	エキシトン / 電荷移動 / 電荷分離 / 有機太陽電池 / 有機発光素子 / 電荷分離状態
研究開始時の研究の概要	光化学はエレクトロニクス、エネルギー、医薬・医療、機能性材料など現代社会において多様な貢献を期待されている。その根幹を司るドナー・アクセプター相互作用では、今まで電荷移動を、クーロン相互作用による「静的エキシトン（クーロン力によって束縛された電子と正孔の対の状態及びその概念）」として捉えてきた。しかし、ドナー・アクセプター系では、それ以外にも、核や格子の運動や、スピンと軌道の相互作用などが動的効果として時間発展的に働く。そこで本研究では光励起電荷移動におけるスピン状態を含めた電子状態間の変換による多様な光機能開拓を、動的相互作用の深い理解に基づく、分子構造と運動性の巧妙な時空間制御で実現する。
研究実績の概要	本学術変革領域では、従来の光化学における「静的エキシトン」の概念を打ち破る学術領域「動的エキシトン学」の構築にむけ、分野融合・統合的研究を推進する。そのために総括班では、本領域全体での「学問分野の枠を超えた有機的連携の堅持」を最重要課題と位置づけ、期間内に全ての計画班員12名が役割分担して領域の推進に貢献する。特に、班長及び研究課題代表者による共同研究支援に加えて、若手研究者育成支援、女性研究者育成支援、国際活動支援、産学連携支援の五つの支援を柱に、様々な具体的施策により、領域の目標と方針を計画班員に周知徹底し、目標の達成に向け先導的な役割を達成を目指す。研究領域全体の研究方針の作成は領域代表者の今堀と各班長、研究課題代表１－４を中心に行った。拡大運営委員会、領域会議等で計画班全員が集まる機会を複数回設け、領域目標の周知・確認を繰り返し行った。また、広報活動の一環として、また領域目標の共有に向けて、領域ホームページ、プレスリリース、学会発表、アウトリーチ等も積極的に活用した。これらの機会を利用して、計画班員全員が互いの動的エキシトン研究の進捗を密に共有した。計画、公募班員は二ヶ月に一回程度、メールやZoomなどのインターネット会議で研究の進捗を各班長、研究課題代表に報告し、各班長、研究課題代表は班長会議、研究課題会議、サイトビジットにより、計画、公募班全体の研究の進捗を把握した。これにより、必要に応じて適切なタイミングで、機動的な共同研究の提案、開始、とりまとめを行えた。また、若手研究者支援に向けて発表会、勉強会、女性研究者育成支援に向けて女性研究者による講演会を企画した。さらに国際活動に関しては、カナダブリティシュコロンビア大学および米国電気化学会の現地シンポジウム、京都大学でのボルドー大学とのシンポジウムを開催した。
現在までの達成度 (区分)	現在までの達成度 (区分) 2: おおむね順調に進展している理由共同研究支援により、多数の共同研究を行われている。若手研究者育成支援に関しては、東らにより、具体的な若手教育プログラムを実施している。女性研究者育成支援は、女性メンターの講演会などを企画している。国際活動支援、産学連携支援はコロナ環境が落ち着いてきたこともあり、徐々に計画が動き始めた。
今後の研究の推進方策	共同研究支援により、多数の共同研究を進捗状況を把握し、アドバイスを行う。特に公募班の新メンバーに関して、面談などを行い、共同研究の端緒を与える。若手研究者育成支援に関しては、博士課程進学者の支援を中心に理論計算セミナー、研究提案書作成セミナーなどの具体的な若手教育プログラムの実施を推進する。女性研究者育成支援は、女性メンターの講演会を実施する。国際活動支援は米国電気化学会、欧州の著名な研究所、大学において積極的に国際シンポジウムを計画する。産学連携支援は近畿化学協会などの企業関係者が集まる集会などでの発表を予定する。