| 研究課題/領域番号 |
23K20039
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際先導研究)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
安達 千波矢 九州大学, 工学研究院, 教授 (30283245)
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| 研究分担者 |
金 有洙 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (50373296)
恩田 健 九州大学, 理学研究院, 教授 (60272712)
畠山 琢次 京都大学, 理学研究科, 教授 (90432319)
数間 恵弥子 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (50633864)
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| 研究期間 (年度) |
2023-11-17 – 2030-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
682,370千円 (直接経費: 524,900千円、間接経費: 157,470千円)
2029年度: 108,290千円 (直接経費: 83,300千円、間接経費: 24,990千円)
2028年度: 108,290千円 (直接経費: 83,300千円、間接経費: 24,990千円)
2027年度: 108,290千円 (直接経費: 83,300千円、間接経費: 24,990千円)
2026年度: 108,290千円 (直接経費: 83,300千円、間接経費: 24,990千円)
2025年度: 108,290千円 (直接経費: 83,300千円、間接経費: 24,990千円)
2024年度: 104,000千円 (直接経費: 80,000千円、間接経費: 24,000千円)
2023年度: 36,920千円 (直接経費: 28,400千円、間接経費: 8,520千円)
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| キーワード | 量子分子エレクトロニクス / 有機半導体レーザー / 超高速分光 / TADF / STM / 有機光物性 / OLED / 先進有機デバイス / 有機量子物性 / 有機CT / 有機発光デバイス / 材料化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本国際先導研究では、有機化学研究者と量子物性研究者を融合し、有機CTの科学技術の深化と次世代量子分子エレクトロニクスの創成を進める。第一の目標は、CT現象を基軸に新しい発光分子の創製と発光デバイスへの応用、有機センシングデバイス等への展開を進める。同時に、基礎的な視点から超高速分光、1分子計測技術等による分子の本質的な光電子物性の解明を進める。第二の目標として、封止技術によらず、本質的に水・酸素等と親和性の高い材料・デバイスの構築を進め、自然エネルギー・環境エネルギーで動作するデバイスや自己修復・回復の実現等により、メンテナンスフリーで長期間動作する低環境負荷のデバイスの実現を目指す。
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| 研究実績の概要 |
海外拠点との連携強化においては、集中的にフランスCNRSの研究グループとの交流スキームの確立を進めた。研究代表者の安達は、ソルボンヌ大学、Rennes大学、ENS-Patis-Saclay大学及び関連のCNRS研究グループを訪問し、今後の国際交流のスキームづくりを固めた。中でも、CNRS/Sorbonne大学と九州大学では部局間交流の締結を結び、大学院生の積極的な交流を進めるための下地作りを行った。また、研究面においても、CNRSと九大グループとは、International Research Projects (IRP)をスタートさせた（LUX ERIT: Organic semiconductors and light-emitters for optoelectronics and photonics）。大学院生の海外派遣に関しては、Queensland大学への派遣やICSM2024、Ultrafast Phenomena 2024、Materials Research Society(2025秋季)等の国際会議への派遣を進めてきた。また、次年度以降の長期海外派遣を念頭におき、凝集系の超高速レーザー分光を専門とする日本人博士研究員１名を採用した。研究面においては、有機半導体レーザーの研究課題を中心に、新分子の創製、高速光分光解析、励起子ポラリトンやDBRデバイスなどの研究を、また、単分子レベルでの電子状態解析、光分光を進めるためにSTM関連の研究に着手した。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
有機量子デバイスの核となる有機半導体レーザーを中核テーマとして研究を推進した。電流励起を目指した光共振器構造の構築においては、Q値の高い光共振器構造の構築とレーザー閾値の低減を目指し、VCSEL型の光共振器構造について低閾値有機レーザー発振の可能性を追求し、レーザー発振の確証であるRelaxation Oscillationの観測に成功した。さらに、MR-TADF材料を含むマイクロキャビティ構造において、励起子ポラリトンを発生させ、その発光特性を明らかとした。また、各種ドナー・アクセプター型TADF分子、Multi-resonance型TADF分子、りん光発光性白金錯体発光材料の様々な凝集形態における発光機構、消光機構の解明を時間分解分光法により詳細な解析を行った。これにより、三重項励起子を含む励起子失活過程の理解が進み、レーザー作用への三重項励起子の寄与の可能性などが明確となった。一方で、STMを用いた単一分子観測により、MR-TADF分子のフロンティア分子軌道が空間的に分離していることを実験的に解明し、分子レベルでの電子構造の実空間解析が進んだ。
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| 今後の研究の推進方策 |
R7年度は、ポスドク、院生の海外派遣を本格的に進める。博士研究員1名を2年間の予定でスイスZurich大・Peter Hamm教授のグループに派遣し、時間分解2次元赤外分光(2D-TRIR)を用いた量子分子エレクトロニクスデバイスの基礎的機構の解明を行う。さらに、院生を2ヶ月程度の予定で、高速RISCを示す新規TADF分子、ゼロギャップに近いTADF分子、金属錯体発光分子を中心に、その励起状態過程解明を進めるために、スイスBasel大・Oliver Wenger教授のグループ、英国St.Andrews大学のIfor Samuel教授のグループに派遣し、共同研究を行う予定である。また、NC-AFM等の新しい研究分野などについてCNRSとの連携強化を拡大させる。CNRS-九大とはInternational Research Laboraotry (IRL)を2026.1に九大に設置する計画であり、その準備にあたる。さらに、世界中から150名程度が参加する有機および複合系半導体における光プローブに関する国際会議(Optical Probes 2025)を国際先導研究の支援を得て9月に福岡にて開催予定である。
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