| 研究課題/領域番号 |
21K18948
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分33:有機化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
寺尾 潤 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00322173)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 超分子化学 / カテナン / テンプレート合成 / 積層ポルフィリン / 分子エレクトロニクス / ロタキサン / 共役分子 / 導電性分子 / 有機電子材料 / 電子伝達系 / 機能性共役分子 / 電荷移動度 / サイクリックボルタンメトリー / シクロデキストリン / ポルフィリン / 有機半導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では四種類の超分子化学的概念(①被覆部の静電反発により共役鎖を引っ張る; ②MOFの中に共役鎖を埋め込み固める; ③平面状に共役鎖を拡張する; ④共役鎖を積層し束ねる)を導入した全く新しい構造設計を考案することで，無機材料を凌駕する有機系半導体材料の開発を目指すものであり，高い萌芽性・学術的意義を有しており，類似の研究は国内外を通して行われておらず，極めて独創性の高い挑戦的課題である。
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| 研究成果の概要 |
共役鎖を高度に三次元的に被覆することにより，鎖間のホッピング伝導を排除し，鎖内のみの電荷輸送経路を構築することで，キャリア種の長寿命化や高い電荷移動度を達成すると共に，規則正しい共役鎖の分断により，ホッピング伝導の上限値に迫る電荷移動度を有するジグザグ型共役高分子の合成に成功した。さらに超分子化学・合成化学分野の知見・経験を融合させ，共役鎖を引っ張る・固める・広げる・束ねるという斬新な構造設計を考案し，熱的ゆらぎを制御することで，無機半導体材料を凌駕する様々なロタキサン・カテナン型の共役系導電性材料の開発に成功しました。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では共役鎖を引っ張る・固める・広げる・束ねるという斬新な構造設計を考案し，熱的ゆらぎを制御することで，無機半導体材料を凌駕する高い電荷移動度を示す超分子型高分子系半導体材料の新たな構造設計指針を明かとした．本成果により，現在の半導体産業において最大の課題となっているムーアの法則を覆し，安価な塗布・印刷プロセスによりナノスケールの半導体素子が大量に作製可能となり，省エネルギー効果は絶大である。また，必要な元素は有機物の構成成分が中心となり，レアメタルの使用は不要となることで，原料コストが大幅に減少し，産業と社会を変え得る革新的な半導体作製技術の創出が期待される。
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