| 研究課題/領域番号 |
19H00886
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
芥川 智行 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (60271631)
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| 研究分担者 |
綱島 亮 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (70466431)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)
2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2021年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2020年度: 14,040千円 (直接経費: 10,800千円、間接経費: 3,240千円)
2019年度: 17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
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| キーワード | 有機強誘電体 / イオン伝導体 / 有機メモリスタ / 強弾性体 / 分子性結晶 / 液晶 / 水素結合 / ダイナミクス / 強誘電体 / 分子集合体 / キラリティ / アルキルアミド / ガラス / 相転移 / メモリスタ / イオン変位 / イオン伝導 / 電子伝導 / 分子性材料 / ダイナミック |
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| 研究開始時の研究の概要 |
既存の静的な分子集合体に対して、生物分子機械で見られる“ゆらぎ・遅れ・不確実・確率・振動・ノイズ”などが組み込まれたダイナミックな分子集合体を研究対象とした新しい分子物性科学に学術的な興味が持たれる。プロトン・イオン・分子運動などのダイナミクスを内包する分子集合体を舞台に、強誘電性・強弾性・メモリスタ（イオン変位－電子輸送）などの分子強物性の創成に関する学理の構築を目指す。有機メモリスタ、有機強弾性体、確率共鳴の概念を取り込んだ分子モーターなどのダイナミックな分子集合体の設計に挑戦する。
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| 研究成果の概要 |
分子ダイナミクスが共存する分子集合体の分子物性化学の概念を確立するため、プロトン・イオン・分子の運動とバルク分子強物性をつなぐ分子間相互作用を理解し、デバイス応用につなげる事を目的とした。分子強物性として、電場－分極ヒステリシスに支配される強誘電体およびイオン変位－電流ヒステリシスを示すメモリスタに着目した研究を実施した。それぞれの分子強物性に対して、外部刺激である電場や応力に対する出力である双極子反転・ドメイン運動・イオン分極を分子論的に理解し、その分子設計指針を確立した。有機材料の設計自由度の多様性から、無機材料では実現不可能な材料創製が可能であることを示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
多様なダイナミクスを含む分子集合体の機能開拓は、これまでのスタティックな結晶格子をもとにした分子物性科学とは異なる新たな学術の創製を可能とする。生体中で見られるようなダイナミックな構造変化と連動する優れた機能性、あるいは高効率なエネルギー変換システムの実現など、分子物性科学の学理を使うことで実現可能な新規材料が実現できる。次世代の低エネルギー消費型デバイスの実現につながる研究が進展することで、今日問題となっているカーボンニュートラルやSDGsなどの直面する課題を解決する可能性を秘めている新技術で提供可能となる。
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