| 研究領域 | π造形科学: 電子と構造のダイナミズム制御による新機能創出 |
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| 研究課題/領域番号 |
17H05169
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 早稲田大学 (2018)
国立研究開発法人理化学研究所 (2017) |
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研究代表者 |
河東田 道夫 早稲田大学, 理工学術院, 客員主任研究員 (60390671)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2018年度)
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| 配分額 *注記 |
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2017年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 化学物理 / 有機化学 / 計算化学 / 電子・電気材料 / 有機π電子系化合物 / 有機半導体 / 有機発光材料 / 有機結晶 / 超分子化学 / 高分子構造・物性 / 有機薄膜太陽電池 / 計算化学シミュレーション |
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| 研究実績の概要 |
(1)林正太郎講師(A02班、防衛大学校)のグループで合成および弾性的な曲げ応答特性とメカのクロミック特性が報告されたアントラセン誘導体結晶について弾性機構と発光機構を解明するために、第一原理密度汎関数理論(DFT)計算により結晶を曲げた際の構造をモデリングし、外力を加えた際の結晶の構造変化と相対安定性を評価する研究を行った。その結果、結晶の弾性極限以内でのa軸の大きな伸縮変化の振る舞いとその相対安定性性が弾性的な曲げ応答特性に重要な寄与をしていることを明らかにした。その際に、アントラセン分子が平面的に滑る構造変化をすることに伴い、π軌道性をもつHOMO、LUMOの重なりが変化することにより発光色が変化する機構が明らかとなった。
(2)平成29年度に斎藤雅一教授(A01班、埼玉大学)のグループにより合成され、関修平教授(A03班、京都大学)のグループにより時間分解マイクロ波分光(TRMC)法にて電子移動度が測定された含硫黄スマネン共有結合性有機骨格構造体(S-COF)を対象に、第一原理DFT計算によりバンド構造の計算を行い電子移動機構の解明した。ヨウ素ドープを行っていないS-COFのバンド構造は金属的であるが価電子帯の電子が量が少ないため電子移動度が低いが、ヨウ素ドープにより価電子帯の電子の量が大きくなる結果で電子移動度が大きくなる機構が明らかとなった。本結果はTRMC法による実験結果として報告されたヨウ素ドープによる大きな電子移動度向上をよく説明する結果となった。
(3)有機太陽電池や有機半導体に用いるドナー・アクセプターポリマーのHOMO-LUMOエネルギー差をHuckel理論に基づき効率的に外挿値を求める計算方法の開発を行った。380種類のポリマーを対象にテストを実施した所、周期境界条件に基づくDFT計算の結果をよく再現すると共に大幅な計算コスト削減を確認した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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