ミュオンスピン緩和法で見る有機太陽光発電材料中の電荷移動

• 研究課題/領域番号: 25620155
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: エネルギー関連化学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 渡邊 功雄 独立行政法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 専任研究員 (40260195)
• 連携研究者: 川崎 郁斗 独立行政法人理化学研究所, 仁科加速器研究センター, 基礎特別研究員 (90552307)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: ミュオンスピン緩和法 / 有機太陽光発電 / 電子伝達 / 汎関数密度計算 / 国際研究協力 / 国際研究者交流 / エネルギー問題 / 発電 / 半密度関数計算 / 国際研究者交流鵜 / μSR / 電子伝導 / 有機材料 / 低次元性

研究成果の概要

有機太陽光発電材料として有望視されている Polythiophene や PC71BM、PTB7 などの有機材料中の電荷移動機構をミュオンスピン緩和法で調べた。太陽光発電を模してフラッシュランプを照射するμSR測定より、光励起電子によるミュオンスピン緩和を観測することができた。この結果は、太陽光発電有機材料における光励起電子のダイナミクスの微視的観点からの研究という新しい道を開いた。一方、光励起電子の伝導速度等の定量的解析に重要であることが新たに判明し、本研究計画の付加的成果として、密度汎関数法によるミュオン位置を探る計算手法の開発に乗り出した。

研究成果

• [雑誌論文] Charge Carrier Dynamics of Active Material Solar Cell P3HT: ZnO Nanoparticles Studied by Muon Spin Relaxation (muSR) (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Safriani, Risdiana, A. Bahtiar, A. Aprilia, R.E. Siregar, R. Hidayat, T.P.I. Saragi, I. Kawasaki, and I. Watanabe
  • 雑誌名: Advanced Materials Research 巻: 896 ページ: 477-480
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Effect of the Super-Cell Calculation on Muon Positions and Local Deformations of Crystal Structure in La2CuO4 (2014)
  • 著者名/発表者名: B. Adiperdana, E. Suprayoga, N. Adam, Mohm-Tajudin S.S., Rozlan A.F., S. Sulaiman, M.I. Mohamed-Ibrahim, T. Kawamata, T. Adachi, I.A. Dharmawan, R.E. Siregar, Y. Koike, and I. Watanabe,
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 551
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muon sites in Ce(Ru,Rh)2Al10 investigated by using Density Functional Theory from the view point of electronic potential (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Adam, E. Suprayoga, B. Adiperdana, H. Guo, H. Tanida, S.S. Mohd-Tajudin, R. Kobayashi, M. Sera, T. Nishioka, M. Matsumura, S. Sulaiman, M.I. Mohamed Ibrahim, and I. Watanabe,
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 551
  • 査読あり
• [雑誌論文] Search for Potential Minimum Positions in Metal-Organic Hybrids, (C2H5NH3)2CuCl4 and (C6H5CH2CH2NH3)2CuCl4, by Using Density Functional Theory (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Suprayoga, A.A. Nugroho, A.O. Polyakov, T.T.M. Palstra, and I. Watanabe,
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 巻: 551
  • 査読あり
• [雑誌論文] An Investigation of Muon Sites in YBa2Cu3O6 by Using Density Functional Theory (2014)
  • 著者名/発表者名: S.S. Mohd-Tajudin, S.N.A. Ahmad, D.F. Hasan-Baseri, E. Suprayoga, N. Adam, Rozlan A.F., S. Sulaiman, M.I. Mohamed-Ibrahim, and I. Watanabe,
  • 雑誌名: J. Phys. Conf. Ser. 551, 巻: 551
  • 査読あり
• [雑誌論文] Muon-Spin-Relaxation Study of Organic Semiconductor Spiro-Linked Compound (2013)
  • 著者名/発表者名: T. P. I. Saragi, Risdiana, L. Safriani, I. Kawasaki, J. Salbeck and I. Watanabe
  • 雑誌名: Organic Electronics 巻: 14 ページ: 62-66
  • 査読あり
• [学会発表] Electronic Structure of CeRu2Al10 based on LSDA+U Calculations (2014)
  • 著者名/発表者名: N. Adam、S. Sulaiman、M.I. Mohamed-Ibrahim、渡邊功雄
  • 学会等名: RIKEN Symposium: 1st RIKEN-Sophia Joint Syposium; Recent Progresses on the Muon-Site Estimation
  • 発表場所: 上智大学、東京
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-16
• [学会発表] Electronic Structure and Hyperfine Interaction of Muonated La2CuO4 (2014)
  • 著者名/発表者名: Rozlan A.F.、S. Sulaiman、M.I. Mohamed-Ibrahim、渡邊功雄
  • 学会等名: RIKEN Symposium: 1st RIKEN-Sophia Joint Syposium; Recent Progresses on the Muon-Site Estimation
  • 発表場所: 上智大学、東京
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-16
• [学会発表] Search for Muon Stopping Positions in Organic-Inorganic Hybrids (2014)
  • 著者名/発表者名: E. Suprayoga、A.A. Nugroho、A.O. Polyakov、T.T.M. Palstra、渡邊功雄
  • 学会等名: RIKEN Symposium: 1st RIKEN-Sophia Joint Syposium; Recent Progresses on the Muon-Site Estimation Based on Density Functional Theory
  • 発表場所: 上智大学、東京
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-16
• [学会発表] Investigation of Muon Sites in YBa2Cu3O6 by Using Density Functional Theory (2014)
  • 著者名/発表者名: S.S. Mohd-Tajudin、S.N.A. Ahmad、D.F. Hasan-Baseri、E. Suprayoga、N. Adam、Rozlan A.F.、S. Sulaiman、M.I. Mohamed-Ibrahim、渡邊功雄
  • 学会等名: RIKEN Symposium: 1st RIKEN-Sophia Joint Syposium; Recent Progresses on the Muon-Site Estimation
  • 発表場所: 上智大学、東京
  • 年月日: 2014-12-15 – 2014-12-16
• [学会発表] Muon Site Estimation in La2CuO4 by the Density Functional Theory (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邊功雄
  • 学会等名: 2nd International Conference on Functional Material Science 2014
  • 発表場所: Lombok, Indonesia
  • 年月日: 2014-11-12 – 2014-11-13
  • 招待講演
• [学会発表] Highlights of muSR at the RIKEN-RAL (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邊功雄
  • 学会等名: ITS Department Sminar
  • 発表場所: Surabaya, Indonesia
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-08
  • 招待講演
• [学会発表] Applications of a DC Muon Source to the Muon to Material Science (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邊功雄
  • 学会等名: RISP scientific Seminar
  • 発表場所: 韓国・太田市
  • 招待講演
• [学会発表] Applications of Pulsed Muon Beam to Material Science at the RIKEN-RAL Muon Facility (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邊功雄
  • 学会等名: NTNU Science Seminar
  • 発表場所: ノルウェー・NTNU
  • 招待講演
• [学会発表] Applications of Pulsed Muon Beam to Material Science at the RIKEN-RAL Muon Facility (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邊功雄
  • 学会等名: 3rd Workshop for Light/Quantum Beam Science Promotion
  • 発表場所: 東北大学
  • 招待講演
• [学会発表] Charge Carrier Dynamics of Active Material Solar Cell P3HT: ZnO Nanoparticles Studied by Muon Spin Relaxation (2013)
  • 著者名/発表者名: L.Safriani、Risdiana、A.Bahtiar、A.Aprilia、R.E.Siregar、R.Hidayat、T.P.I.Saragi、I.Kawasaki、I.Watanabe
  • 学会等名: The 2013 International Conference on Advanced Material Science and Technology (ICAMST2013)
  • 発表場所: インドネシア・ジョグジャカルタ