| 研究課題/領域番号 |
23K20276
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| 補助金の研究課題番号 |
20H02727 (2020-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2020-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
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| 研究機関 | 神奈川大学 |
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研究代表者 |
辻 勇人 神奈川大学, 理学部, 教授 (20346050)
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| 研究分担者 |
山岸 正和 富山高等専門学校, その他部局等, 講師 (20615827)
小島 広孝 舞鶴工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (70713634)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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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 |
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2024年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2023年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
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: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
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| キーワード | 熱電変換 / 構造ー機能相関 / 有機分子結晶 / 縮環π電子系 / 構造-機能相関 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、熱を電気に変換する「熱電変換」において、有機分子の構造ならびに結晶構造と変換効率の相関の理解を目的とする。そのために、電荷輸送に有利な積層構造をとり、構造パラメータと機能の相関を明確化しやすい有機分子に注目し、そのコア形状と置換基の組み合わせから得られる構造的要因を系統的に精査し、実験と計算を組み合わせることで高効率化に必要な分子および集合体の構造的要因を系統的に探索する。
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| 研究実績の概要 |
前年度までに得られた縮環π電子系化合物の性能評価と機能-構造相関に関する考察を引き続き行った。山岸グループにて有機半導体単結晶の気相および液相での育成条件検討を行い、DBC誘導体では気相法で再現性よく熱電測定に耐えうるロッド状の結晶が得られた。COPVでは、液相法で単結晶が得られるものの十分な長さ(2mm)のものは得られなかった。また、有機半導体のキャリア伝導性能を議論する上で重要となる2分子間のトランスファー積分を計算するための設備を導入し、プログラムを作成して計算を実施できる体制をととのえた。既に報告された分子でトランスファー積分の計算を実施し、プログラムが問題なく動作していることを確認した。小島グループでDBC類縁体の熱電特性、赤外振動データ（軽水素体と重水素化体の比較）、構造-物性相関（分子間距離、トランスファー積分）について検討を深めた。
辻グループでは、昨年度までに見出した縮環π電子系の反応について検討を深め、反応条件の最適化を完了した。副反応を抑制するための条件も見つけた。基質適用範囲を検討すべく、類縁体を用いた同様の反応を試みたが、収率が合成反応としては十分なものではなかった。本反応で得られた物質の物性評価については、溶液・固体中での光物性評価を行い、溶液・固体中において、出発原料から波長がシフトするものの、効率等については同様の特性が保たれることが分かった。
さらに辻グループでは、縮環π電子系分子形成のための新しい骨格形成反応を見出し、新規機能性物質の合成へと応用した。得られた新物質は、既存の類縁体に比べて発光機能が向上しており、新たな機能性物質としての有用性が期待される。
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| 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
結晶作製の条件出しや、計算環境の整備が完了した。今後行うべき実験（下段参照）についての方策も定まり、構造-機能相関について考察するための準備が整いつつある。
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| 今後の研究の推進方策 |
山岸グループを中心として、結晶成長およびトランジスタ特性の評価を行うとともに、トランスファー積分の計算も併せて実施することで、熱電変換特性と結晶構造との相関について理解を深める。小島グループを中心に振動解析、新規サンプルの熱電測定を行う。辻グループでは単結晶X線構造解析を異なる温度で行い、結晶構造パラメータの温度依存性を確認する方針である。また、辻グループで見出した反応については他の基質の最適反応条件を見出すとともに、反応によって得られる分子構造および結晶中でのパッキング構造についてもX線結晶構造解析を行うとともに、移動度測定と熱電変換材料への応用の可能性についても検証する。
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