有機強誘電体の外場による物性制御と構造変調

• 研究課題/領域番号: 23340111
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 物性Ⅱ
• 研究機関: 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構
• 研究代表者: 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)
• 連携研究者: 堀内 佐智雄 産業技術総合研究所, フレキシブルエレクトロニクス研究センター, グループ長 (30371074)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 19,370千円 (直接経費: 14,900千円、間接経費: 4,470千円); 2013年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2012年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円); 2011年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
• キーワード: 有機強誘電体 / X線回折 / 結晶構造解析 / 水素結合 / 電荷移動錯体 / 放射光X線 / 軌道放射光 / 高圧下構造解析 / 分子性固体 / エックス線構造解析 / 放射光 / 超分子 / 高圧

研究概要

有機分子からなる強誘電体を用い、新規強誘電体の設計指針や、強誘電体の特性向上のための設計指針を得るために、その分極の起源を構造物性的見地から明らかにした。酸-塩基超分子強誘電体において、分極の起源であるプロトン移動が低温圧力下で起こっていること、また、置換基の導入による水素結合長の増大が誘電特性向上のための一つの方策であることを示したほか、電荷移動型強誘電体において、「電子型強誘電体」という新たな分極起源を放射光X線回折から明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Polarization Switching Ability Dependent on Multidomain Topology in a Uniaxial Organic Ferroelectric (2014)
  • 著者名/発表者名: F. Kagawa, S. Horiuchi, N. Minami, S. Ishibashi, K. Kobayashi, R. Kumai, Y. Murakami, Y. Tokura
  • 雑誌名: Nano Lett 巻: 14 号: 1 ページ: 239-243
  • DOI: 10.1021/nl403828u
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Temperature and Pressure-Induced Ferroelectricity in Hydrogen-Bonded Supramolecular Crystals of Anilic Acids and 2,3-Di(2-pyridinyl)pyrazine (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Horiuchi, R. Kumai, Y. Tokura
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 135 号: 11 ページ: 4492-4500
  • DOI: 10.1021/ja400318v
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen bond-promoted metallic state in a purely organic single-component conductor under pressure (2012)
  • 著者名/発表者名: Takayuki Isono
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 4 号: 1 ページ: 1344-1344
  • DOI: 10.1038/ncomms2352
  • 査読あり
• [雑誌論文] Simple push coating of polymer thin-film transistors (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Ikawa
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 3 号: 1 ページ: 1176-1176
  • DOI: 10.1038/ncomms2190
  • 査読あり
• [雑誌論文] Above-room-temperature ferroelectricity and antiferroelectricity in benzimidazoles (2012)
  • 著者名/発表者名: Sachio Horiuchi
  • 雑誌名: Nature Commun 巻: 3 号: 1 ページ: 1308-1308
  • DOI: 10.1038/ncomms2322
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ferroelectricity and Pressure-Induced Phenomena Driven by Neutral Ionic Valence Instability of Acid-Base Supramolecules (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kumai, S. Horiuchi, J. Fujioka, Y. Tokura
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 134 号: 2 ページ: 1036-1046
  • DOI: 10.1021/ja208113p
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electronic Ferroelectricity in a Molecular Crystal with Large Polarization Directing Antiparallel to Ionic Displacement (2012)
  • 著者名/発表者名: Kensuke Kobayashi
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett. 巻: 108 号: 23 ページ: 237601-237601
  • DOI: 10.1103/physrevlett.108.237601
  • 査読あり
• [雑誌論文] 有機結晶の電子型強誘電性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林賢介
  • 雑誌名: 固体物理 巻: 47 ページ: 757-766
• [雑誌論文] Inkjet Printing of Single-crystal Films (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Minemawari, R. Kumai, T. Hasegawa
  • 雑誌名: Nature 巻: 475 号: 7356 ページ: 364-367
  • DOI: 10.1038/nature10313
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen-Bonding Molecular Chains for High-Temperature Ferroelectricity (2011)
  • 著者名/発表者名: S.Horiuchi, et al
  • 雑誌名: Adv.Mater. 巻: 23 号: 18 ページ: 2098-2103
  • DOI: 10.1002/adma.201100359
  • 査読あり
• [学会発表] 有機強誘電体TTF-CA の分極発現に関わる電子状態の解明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋由香利、中尾裕則、熊井玲児、石橋章司、堀内佐智雄、香山正憲、小林賢介、山崎裕一、 岡本淳、須田山貴亮、村上洋一、十倉好紀
  • 学会等名: 第27回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 広島国際会議場
• [学会発表] 有機強誘電体における反転可能電気分極とドメイン構造との相関 (2014)
  • 著者名/発表者名: 賀川史敬，堀内佐智雄，南直，石橋章司，小林賢介，熊井玲児，村上洋一，十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
• [学会発表] 有機反強誘電体TFMBIの電場誘起構造と低温構造相転移 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林賢介，熊井玲児，堀内佐智雄，村上洋一，十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
• [学会発表] 水素結合型有機強誘電体薄膜の作製と分極ドメイン観察 (2014)
  • 著者名/発表者名: 野田祐樹，賀川史敬，堀内佐智雄，山田寿一，小林賢介，熊井玲児，長谷川達生
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 発表場所: 東海大学 湘南キャンパス
• [学会発表] Polarization Origin in Organic Supramolecular Ferroelectrics (2013)
  • 著者名/発表者名: Reiji KUMAI
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science (LPBMS) 2013
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] Polarization Origin in Organic Supramolecular Ferroelectrics (2013)
  • 著者名/発表者名: Reiji KUMAI
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science (LPBMS) 2013
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 招待講演
• [学会発表] 有機強誘電体Phz-H2caの中性子構造解析による分極起源の解明 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中尾朗子，熊井玲児，堀内佐智雄，十倉好紀，大原高志，花島隆康，宗像孝司，鬼柳亮嗣，川崎卓郎，及川健一，金子耕士，田村格良
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学 常三島キャンパス
• [学会発表] 有機強誘電体6,6'-dmbp-Hcaの強誘電 反強誘電転移 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小林賢介，熊井玲児，堀内佐智雄，賀川史敬，石橋章司，村上洋一，十倉好紀
  • 学会等名: 日本物理学会2013年秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学 常三島キャンパス
• [学会発表] バックグラウンドを低減した構造解析用圧力セルの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林賢介, 他
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学(兵庫県)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] Pressure-Induced Ferroelectricity of Acid-Base Supramolecules (2012)
  • 著者名/発表者名: Reiji KUMAI
  • 学会等名: IUCr Commission on High Pressure 2012 Meeting
  • 発表場所: Mito, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 有機強誘電体 TTF-CA における巨大な電子分極とその起源 (2012)
  • 著者名/発表者名: 熊井 玲児, 小林 賢介, 堀内 佐智雄, 賀川 史敬, 村上 洋一, 十倉 好紀
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会 2012 東京
  • 発表場所: 東京大学 本郷キャンパス
• [学会発表] Pressure-Induced Ferroelectricity of Acid–Base Supramolecules (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kumai
  • 学会等名: IUCr Commission on High Pressure 2012 Meeting
  • 発表場所: Mito, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] 交互積層型有機強誘電体の分子変位と分極 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林賢介
  • 学会等名: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] TTF-CAの中性・イオン性転移における分子の電子状態の直接観測 (2012)
  • 著者名/発表者名: 中尾裕則
  • 学会等名: 日本物理学会 2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
• [学会発表] 有機強誘電体 TTF-CA における巨大な電子分極とその起源 (2012)
  • 著者名/発表者名: 髙橋由香利
  • 学会等名: 第6回分子科学討論会2012東京
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス
• [学会発表] Structural Study of Organic Ferroelectrics TTF-CA (2011)
  • 著者名/発表者名: K.Kobayashi, et al
  • 学会等名: IMSS Symposium '11
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
  • 年月日: 2011-12-06
• [学会発表] TTF-CAの分子変位と分極 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林賢介, 他
  • 学会等名: 日本物理学会2011年秋季大会
  • 発表場所: 富山大学(富山県)
  • 年月日: 2011-09-23
• [図書] 量子ビームで見る有機強誘電体の分極起源 固体物理 (2014)
  • 著者名/発表者名: 熊井玲児
• [図書] 超分子強誘電体フェナジン-クロラニル酸の逐次相転移と強誘電ドメイン状態 日本結晶学会誌 (2013)
  • 著者名/発表者名: 熊井玲児, 賀川史敬, 堀内佐智雄
• [図書] 有機結晶の電子型強誘電性 固体物理 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小林賢介,熊井玲児,堀内佐智雄
• [備考]
  • URL: http://research.kek.jp/people/rkumai/
• [備考] 新たな電気分極発現原理を有機強誘電体で実証
  • URL: http://www.kek.jp/ja/NewsRoom/Release/20120529100000/