• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

デザイン型二面性分子による表面修飾に基づく超セラミックス開発

公募研究

研究領域超セラミックス:分子が拓く無機材料のフロンティア
研究課題/領域番号 23H04626
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関大阪大学

研究代表者

石割 文崇  大阪大学, 大学院工学研究科, 講師 (00635807)

研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2024年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード表面修飾 / 二面性分子 / キラリティー / ペロブスカイト / 不斉誘起スピン選択性 / 太陽電池 / キラル
研究開始時の研究の概要

セラミックスなどの無機材料の終端である表面/界面は、構造欠陥が発生しやすいことや、電荷分離・電荷注入などのイベントが発生するため、材料・素子の性能に大きな影響を及ぼすことが多い。本研究では、適切な官能基・機能団を有した「デザイン型二面性分子」を用いて、ペロブスカイトや金属酸化物などの種々の材料表面を表面修飾し、優れた物性・機能を持つ外圏型超セラミックスを開発し、その物性・機能について研究する。

研究実績の概要

結晶性無機材料の終端である表面/界面は、構造欠陥が発生しやすいことや、電荷分離・電荷注入などのイベントが発生するため、材料・素子の性能に大きな影響を及ぼすことが多い。本研究では、適切な官能基・機能団を有した「デザイン型二面性分子」を用いて、ペロブスカイトや金属酸化物などの種々の材料表面を表面修飾し、優れた物性・機能を持つ外圏型超セラミックスを開発し、その物性・機能について研究する。
昨年度の研究では、ラダー型構造のインデノフルオレン、トルキセン、トリプチセンをコアとして有する二面性分子を合成し、そのペロブスカイト表面へのパッシベーション能力を調査した。同一の骨格で、置換基の向きが揃っていない誘導体を非二面性のコントロール分子として合成し比較に用いた。数mg/mLの有機溶媒の溶液を調整し、ペロブスカイト表面にスピンコートし、パッシベーションを試みた。全ての二面性分子で、ペロブスカイト由来の蛍光性の大きな変化を観測した。パッシベーションされたペロブスカイトを用いて太陽電池素子を作成し、その性能を評価した。その結果、パッシベーション分子無しの場合と比較し、有意な光電変換効率を達成した。また、デバイスの長期保存した際の安定性の向上も確認した。一方で、非二面性のコントロール分子を用いた素子では光電変換効率向上の度合いは二面性のものよりも低く、二面性構造の優位性が示されたといえる。これらの成果の一部を、Small Struct. 2024, 2300411に論文としてまとめた。これは、A03福井智也助教との共同研究成果である。
これらに加え、C02班 前田和彦教授とは、時間分解マイクロ波電導度測定を用いた光触媒の性能評価で、ACS Materials Lett. 2023, 5, 2355、Solar RRL 2023, 7, 2300710の2報の共著論文を出版することができた。

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

当初予定していた、デザイン型二面性分子が、ペロブスカイト太陽電池のパッシベーション分子として優れた機能を示すことを見出した。また、この検討を、複数のコア骨格(インデノフルオレン、トルキセン、トリプチセン)を有する二面性で検証したことで、その一般性も示すことができ、研究は順調に進行していると判断した。

今後の研究の推進方策

今後は、二面性分子の更なるデザインにより、より高性能なパッシベーション分子の開発を目指す。これまでに、二面性コアとしては、インデノフルオレン、トルキセン、トリプチセンをコアとして有する二面性誘導体を開発していたが、これらの電荷移動度は低い。本年度は、より高い正孔輸送特性を有する二面性分子を開発し、さらなるパッシベーション性能向上を図る。また、二面性構造付与に伴いキラリティーが発現する誘導体を無機固体表面に吸着させ、スピン偏極電流選択性を評価する。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 7件、 招待講演 13件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Heidelberg University(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] University of St Andrews(英国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] Graz University of Technology(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Triammonium Molecular Tripods as Organic Building Blocks for Hybrid Perovskite Solar Cells2024

    • 著者名/発表者名
      Fukui Tomoya、Hofuku Kensuke、Kosaka Atsuko、Minoi Nanaki、Nishikubo Ryosuke、Ishiwari Fumitaka、Sato Hiroyasu、Saeki Akinori、Fukushima Takanori
    • 雑誌名

      Small Structures

      巻: 5 号: 3 ページ: 2300411-2300411

    • DOI

      10.1002/sstr.202300411

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Supramolecular nanosheet formation-induced photosensitisation mechanism change of Rose Bengal dye in aqueous media2024

    • 著者名/発表者名
      Bunno Asuka、Shigemitsu Hajime、Yoshikawa Aya、Osakada Yasuko、Fujitsuka Mamoru、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori、Ohkubo Kei、Mori Tadashi、Kida Toshiyuki
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 60 号: 7 ページ: 889-892

    • DOI

      10.1039/d3cc05731c

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Water-dispersible donor-acceptor-donor π-conjugated bolaamphiphiles enabling a humidity-responsive luminescence color change2024

    • 著者名/発表者名
      T. Enjou, S. Goto, Q. Liu, F. Ishiwari, A. Saeki, T. Uematsu, Y. Ikemoto, S. Watanabe, G. Matsuba, K. Ishibashi, G. Watanabe, S. Minakata, Y. Sagara, Y. Takeda
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 60 号: 27 ページ: 3653-3656

    • DOI

      10.1039/d3cc05749f

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Low-Temperature Microwave-Assisted Hydrothermal Synthesis of Pb2Ti2O5.4F1.2 Photocatalyst for Improved H2 Evolution under Visible Light2023

    • 著者名/発表者名
      Aihara Kenta、Mizuochi Ryusuke、Okazaki Megumi、Nishioka Shunta、Yasuda Shuhei、Yokoi Toshiyuki、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori、Inada Miki、Maeda Kazuhiko
    • 雑誌名

      ACS Materials Letters

      巻: 5 号: 9 ページ: 2355-2360

    • DOI

      10.1021/acsmaterialslett.3c00574

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Bar Coating Process of Two-Dimensional Lead Iodide Perovskite Solar Cells: Effects of Vertical Orientation, Anisotropic Photoconductivity, and Conversion Time2023

    • 著者名/発表者名
      Shimono Rei、Nishikubo Ryosuke、Pylnev Mikhail、Ishiwari Fumitaka、Wakamiya Atsushi、Saeki Akinori
    • 雑誌名

      ACS Applied Energy Materials

      巻: 6 号: 18 ページ: 9381-9389

    • DOI

      10.1021/acsaem.3c01329

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exploration of Solution-Processed Bi/Sb Solar Cells by Automated Robotic Experiments Equipped with Microwave Conductivity2023

    • 著者名/発表者名
      Nishikawa Chisato、Nishikubo Ryosuke、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori
    • 雑誌名

      JACS Au

      巻: 3 号: 11 ページ: 3194-3203

    • DOI

      10.1021/jacsau.3c00519

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Facile Room Temperature Synthesis of Precious‐Metal‐Free Coordination Polymer Photocatalyst for Improved Visible‐Light CO2 Reduction2023

    • 著者名/発表者名
      Suppaso Chomponoot、Kamakura Yoshinobu、Ueno Misaki、Hongo Sawa、Akiyoshi Ryohei、Ishiwari Fumitaka、Saeki Akinori、Tanaka Daisuke、Maeda Kazuhiko
    • 雑誌名

      Solar RRL

      巻: 8 号: 1 ページ: 2300710-2300710

    • DOI

      10.1002/solr.202300710

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Vibronic analysis and design strategy for circularly polarized luminescent molecules with large dissymmetry factors2024

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Ishiwari
    • 学会等名
      The 104th CSJ Annual Meeting 2024, Asian International Symposium - Photochemistry -
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bifacial Polymers: From Concept to Synthesis, Property and Applications2024

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Ishiwari
    • 学会等名
      The 104th CSJ Annual Meeting 2024, Asian International Symposium - Polymer -
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 面選択的に官能基を導入可能な二面性ラダーポリマーの開発2023

    • 著者名/発表者名
      棚橋寛将,石割文祟,佐伯昭紀
    • 学会等名
      第20回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] C3キラルなトルキセン類が示す蛍光およびりん光における円偏光発光特性の理論解析とデバイス応用2023

    • 著者名/発表者名
      石割 文崇・大峰拓也・廣瀬 崇至・森 直・相澤 直矢・佐伯 昭紀
    • 学会等名
      第20回ホスト-ゲスト・超分子化学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] C3キラルなトルキセン類が示す優れた円偏光発光特性の振電解析と CP-OLEDへの応用2023

    • 著者名/発表者名
      石割 文崇・大峰拓也・廣瀬 崇至・森 直・相澤 直矢・佐伯 昭紀
    • 学会等名
      有機EL討論会 第36回例会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis, Self-Assembly, and Photophysical Properties of “Bifacial” Ladder Polymers2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuharu Murotani, Fumitaka Ishiwari, Akinori Saeki
    • 学会等名
      The 13th SPSJ International Polymer Conference (IPC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 構造要素が精密に非対称化された二面性ラダーポリマーの開発と物性2023

    • 著者名/発表者名
      室谷 一晴・石割 文崇・福島 孝典
    • 学会等名
      第72回 高分子討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 官能基を面選択的に導入可能な二面性ラダーポリマーの合成2023

    • 著者名/発表者名
      棚橋寛将・石割文祟・佐伯昭紀
    • 学会等名
      第33回 基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 非対称な面やエッジを持つ二面性ラダーポリマー類の開発2023

    • 著者名/発表者名
      室谷一晴・石割文祟・佐伯昭紀
    • 学会等名
      第33回 基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] C3キラルなトルキセン類が示す優れた円偏光発光特性の振電解析とデバイス応用2023

    • 著者名/発表者名
      石割 文崇・大峰拓也・廣瀬 崇至・森 直・相澤 直矢・佐伯 昭紀
    • 学会等名
      第33回 基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 二面性分子を用いた表面パッシベーションによる鉛ペロブスカイト太陽電池の高性能化2023

    • 著者名/発表者名
      箕井 七希、石割 文崇、大峰 拓也、室谷 一晴、西久保 綾佑、佐伯 昭紀
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ラダー型分子・高分子の特異的な性質と構造・ダイナミクスの精密解析2023

    • 著者名/発表者名
      石割文崇
    • 学会等名
      高分子学会 23-1NMR研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 面をデザインした有機・高分子材料の創製と展望2023

    • 著者名/発表者名
      石割文崇
    • 学会等名
      第10回 慶應有機化学若手シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 現象との出会いこそ人生の宝探し2023

    • 著者名/発表者名
      石割文崇
    • 学会等名
      九州地区高分子若手会・夏の講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 面を持つ有機・高分子の創製と物性探究2023

    • 著者名/発表者名
      石割文崇
    • 学会等名
      日本化学会 広島地区化学講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] こうすれば研究はもっと楽しい!私はこれまでどうやって研究を楽しくしてきたか2023

    • 著者名/発表者名
      石割文崇
    • 学会等名
      大阪大学 第5回フロンティア触媒設計セミナー
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 二次元自己集合化能を持つ三脚型トリプチセンの開発とその応用2023

    • 著者名/発表者名
      石割文崇
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ひらめき・偶然・徹底探究で拓く”面"を持つ分子・高分子の物質科学2023

    • 著者名/発表者名
      石割文崇
    • 学会等名
      2023年度 化学生命工学講演会「化学生命の最前線」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Remarkable Properties of the Polymers Containing Molecular Units with 2D Self-Assembling Ability2023

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Ishiwari
    • 学会等名
      The 13th SPSJ International Polymer Conference (IPC 2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis, Property and Function of Structurally New Ladder Polymers2023

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Ishiwari
    • 学会等名
      2023 Taiwan-Japan Bilateral Workshop (TJBW)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Efficient Synthesis of Diazacyclooctane-Containing Ladder Polymers and Application to Gas Separation Membrane2023

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Ishiwari
    • 学会等名
      MRM2023/IUMRS-ICA2023 Grand Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Synthesis, Property, and Stimuli Responsiveness of Conformationally Flexible Ladder Polymers2023

    • 著者名/発表者名
      Fumitaka Ishiwari
    • 学会等名
      Mini-workshop for "Design and preparation of stimuli responsive polymeric materials”
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] Dr. Fumitaka Ishiwari, Home Page

    • URL

      https://sites.google.com/view/fishiwari/home

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2023-04-13   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi