分子ブロックを１次元階層ナノ構造体へ変換する汎用的手法の開拓

• 研究領域: 元素ブロック高分子材料の創出
• 研究課題/領域番号: 25102530
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 佐伯 昭紀 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10362625)
• 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: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2013年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 高分子太陽電池 / ナノワイヤー / フラーレン / 色素分子 / イオンビーム

研究実績の概要

本研究では、１分子を機能性ブロックとした1次元階層ナノ構造体へ変換する汎用的手法を開拓することを目的とする。たった一つの加速された原子（イオン）の引き起こす化学反応を利用した本手法の有効性を示すため、有機薄膜太陽電池の材料として欠かせないサッカーボール状分子であるフラーレンをひも状につなぎ合わせ、１次元ナノワイヤーを形成する。このフラーレンナノワイヤーを、効率的に電子を流す電線の芯として有機薄膜太陽電池に応用し、変換効率の向上や安定性の向上を目指す。
ポリチオフェン（P3HT）とICBAに適用し、逆デバイス構造の有機薄膜太陽電池を作成したところ、フラーレンナノワイヤーの数密度・長さを制御することで、ナノワイヤーなしのデバイスと比べて約2割の性能向上を実現した。また、フラーレンナノワイヤーないし全フラーレン太陽電池を作製し、評価と解析を行った。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Exploring Photovoltaic Feasibility of Pentaaryl [60]Fullerene in Bulk Heterojunction Architecture (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsubasa Mikie, Akinori Saeki, Naohiko Ikuma, Ken Kokubo, Shu Seki
  • 雑誌名: Journal of Photopolymer Science and Technology 巻: 27 号: 5 ページ: 553-556
  • DOI: 10.2494/photopolymer.27.553
  • NAID: 130004691082
  • ISSN: 0914-9244, 1349-6336
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Fabrication of enzyme-degradable and size-controlled protein nanowires using the single particle nano-fabrication technique (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Omichi, A. Asano, S. Tsukuda, K. Takano, M. Sugimoto, A. Saeki, D. Sakamaki, A. Onoda, T. Hayashi, S. Seki
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/ncomms4718
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Magnetically Induced Anisotropic Orientation of Graphene Oxide Locked by in Situ Hydrogelation (2014)
  • 著者名/発表者名: Linlin Wu, Masataka Ohtani, Masaki Takata, Akinori Saeki, Shu Seki, Yasuhiro Ishida, Takuzo Aida
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: (in press) 号: 5 ページ: 4640-4649
  • DOI: 10.1021/nn5003908
  • 査読あり
• [雑誌論文] Directed Assembly of Optoelectronically Active Alkyl-π-Conjugated Molecules by Adding n-alkanes or π-Conjugated Species (2014)
  • 著者名/発表者名: M. J. Hollamby, M. Karny, P. H. H. Bomans, N. A. J. M. Sommerdjik, A. Saeki, S. Seki, H. Minamikawa, I. Grillo, B. R. Pauw, P. Brown, J. Eastoe, H. Möhwald, and T. Nakanishi
  • 雑誌名: Nature Chem. 巻: 6 号: 8 ページ: 690-696
  • DOI: 10.1038/nchem.1977
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tetramethylbithiophene in π-conjugated alternating copolymers as an effective structural component for the formation of spherical assemblies (2014)
  • 著者名/発表者名: L. Tong, S. Kushida, J. Kuwabara, T. Kanbara, N. Ishii, A. Saeki, S. Seki, S. Furumi, and Y. Yamamoto
  • 雑誌名: Polym. Chem. 巻: 5 号: 11 ページ: 3583-3587
  • DOI: 10.1039/c4py00023d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Benzobisthiazole as Weak Donor for Improved Photovoltaic Performance: Microwave Conductivity Technique Assisted Molecular Engineering (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Tsuji, A. Saeki, Y. Koizumi, N. Matsuyama, C. Vijayakumar, and S. Seki
  • 雑誌名: Adv. Funct. Mater. 巻: 24 号: 1 ページ: 28-36
  • DOI: 10.1002/adfm.201301371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ambipolar Low-bandgap Copolymers Consisting of Dithienoketopyrrole for All-Polymer Solar Cells (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ide, Y. Koizumi, A. Saeki, and S. Seki
  • 雑誌名: J. Photopolym. Sci. Tech. 巻: 26 ページ: 217-221
  • NAID: 40019685585
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fullerene Nanowires Produced by Single Particle Nanofabrication Technique and Their Photovoltaic Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Suwa, Y. Maeyoshi, S. Tsukuda, M. Sugimoto, A. Saeki, and S. Seki
  • 雑誌名: J. Photopolym. Sci. Tech. 巻: 26 ページ: 193-197
  • NAID: 130004465019
  • 査読あり
• [雑誌論文] Near-Infrared Absorbing Thienoisoindigo-Based Copolymers for Organic Photovoltaics (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Ide, Y. Koizumi, A. Saeki, Y. Izumiya, H. Ohkita, S. Ito, and S. Seki
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 号: 51 ページ: 26859-26870
  • DOI: 10.1021/jp4104728
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Transformation between the Supramolecular Nanofibers with Dr2stic Change of Conductivity by Heat and Ultrasound (2013)
  • 著者名/発表者名: Hajime Shigemitsu, Ichiro Hisaki, Hirofumi Senga, Daisuke Yasumiya, Tejender S. Thakur, Akinori Saeki, Shu Seki, Norimitsu Tohnai, Mikiji Miyata
  • 雑誌名: Chemistry An Asian Journal 巻: 未定(掲載確定) 号: 7 ページ: 1372-1376
  • DOI: 10.1002/asia.201300258
  • 査読あり
• [学会発表] 高分子太陽電池の特性と分子の柔らかさ (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐伯昭紀
  • 学会等名: 新学術領域研究「柔らかな分子系」第７回ワークショップ
  • 発表場所: 分子科学研究所（愛知県・豊橋市）
  • 年月日: 2014-12-13
  • 招待講演
• [学会発表] デバイスレス・マイクロ波分光による有機太陽電池の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐伯昭紀、吉川沙耶、辻雅司、関 修平
  • 学会等名: 第2回島津新素材セミナー
  • 発表場所: 島津製作所（京都府・京都市）
  • 年月日: 2014-11-04
• [学会発表] マイクロ波分光による有機太陽電池の研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 佐伯昭紀
  • 学会等名: 応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会 研究会「有機分子・バイオエレクトロニクスが拓く新しい世界」
  • 発表場所: キャンパスプラザ京都（京都府・京都市）
  • 年月日: 2014-06-20
  • 招待講演
• [学会発表] Fullerene Nanowires Produced by Single Particle Nanofabrication Technique and Their Photovoltaic Applications (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Saeki, S. Suwa, Y. Maeyoshi, S. Tsukuda, M. Sugimoto, S. Seki
  • 学会等名: International Conference on Photopolymer Science and Technology 2013
  • 発表場所: 千葉
• [学会発表] 白色TRMC法によるデバイスレス評価と材料設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐伯昭紀
  • 学会等名: 応用物理学会 有機分子・バイオエレクトロニクス分科会講習会～ 有機薄膜太陽電池の最前線 ～
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] Benzobisthiazole as Weak Donor for Improved Photovoltaic Performance: Microwave Conductivity Technique Assisted Molecular Engineering (2013)
  • 著者名/発表者名: A.Saeki, M. Tsuji, S. Seki
  • 学会等名: MRS Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
• [学会発表] 高圧下による共役高分子の構造変化と電荷輸 送特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 野口 友貴, 山中 翔, 佐伯 昭紀, 関 修 平
  • 学会等名: 高分子学会討論会2013
  • 発表場所: 金沢
• [学会発表] 単一粒子ナノ加工法によるπ共役系低分子ナ ノワイヤーの創成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 竹下 友輝, 麻野 敦資, 櫻井 庸明, 佐伯 昭紀, 関 修平, 杉本 雅樹
  • 学会等名: 高分子学会討論会2013
  • 発表場所: 金沢
• [備考] Researcher ID
  • URL: http://www.researcherid.com/rid/B-7756-2011
• [備考] Researcher ID
  • URL: http://www.researcherid.com/rid/B-7756-2011
• [備考] 大阪大学大学院工学研究科・関研
  • URL: http://www.chem.eng.osaka-u.ac.jp/~cmpc-lab/