| 研究領域 | 元素ブロック高分子材料の創出 |
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| 研究課題/領域番号 |
24102014
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
田中 一義 京都大学, 工学研究科, 教授 (90155119)
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| 研究分担者 |
笛野 博之 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30212179)
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| 研究期間 (年度) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| キーワード | 理論化学的シミュレーション / 分子軌道 / 結晶軌道 / バンド構造 / 結晶軌道相 / 元素ブロックの反応性 / ヘテロ元素 / 分子設計 |
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| 研究概要 |
本研究では研究期間全体を通じて、本新学術領域研究における班内連携、他班との連携、さらに公募研究者との連携のすべてを視野に入れながら、元素ブロック高分子材料に対する理論化学的シミュレーション解析を行い、電子状態を始めとした必要な情報と知見を供することを本来の目的としている。具体的には、分子軌道計算及び結晶軌道計算を用いて基本的な電子状態の解析を行うとともに、電場、磁場、電磁場、力場、熱など種々の外場に応じて現れる電子物性・機械物性、熱物性その他の機能の探索と予測により、元素ブロック高分子材料創製研究に対して理論面からの積極的な支援を行う。とくに２５年度においては、下記の具体的な研究計画について達成することができた。
①ジシラン架橋ビチオフェンポリマーの薄膜太陽電池への応用のために、当該ポリマーの電子状態解析に基づく電子物性の解明を行い、高変換効率を持つポリマー太陽電池の設計指針を得た。②二官能性POSS（シルセスキオキサン）誘導体分子における反応性の理論的予測を行い、実験事実と一致する結果を見出し、実際の反応機構の解明を行うことができた。 ③Te原子を元素ブロックとして含むポリマーに関する電子状態解析を行い、当該ポリマーの特異な一次構造を予測することができた。なおこの結果は、同ポリマーの実験的構造測定と一致した。
④種々のエンジニアリングプラスチックポリマーについて、その結晶弾性率を電子状態解析に基づいて予測し、すべて実験結果と良い一致を示すことを明らかにするとともに、詳細な構造変化に基づく結晶弾性率への影響を明らかにした。⑤さらに上記研究に続いて、現在のところEu(III)配位複合体の組織構造と発光特性に対する電子状態解析、ならびにかご鎖交互構造をもつ全シロキサン系ポリマーのエントロピー弾性と低線膨張率の相関解明のための理論的方法論の開発研究についても、順調に推移している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
所属研究機関（京都大学）の情報メディアセンターにおけるスーパーコンピュータおよび研究室で購入設置した計算機を使用しながら、すでに方法論を確立した有機化学と無機化学を軸にした元素ブロックの電子状態に対する理論的解析を着実に進展させている。さらに元素ブロックの反応性に関する理論的予測、結合様式に対する高度な知見をも得ることに成功している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は電子やホールの移動度を始めとする元素ブロック高分子の電子物性解析の手法の完成・確立を行う。また適切なオリゴマーモデルを採用して、そこにおける電子物性・スピン物性・光物性等の探索を行うことを目的とした、開殻状態や励起状態の精密な理論的解析を実施して、特異な電子物性をもつ元素ブロック高分子の設計を行う。
さらに交互に元素ブロックをもつ高分子についての理論的解析も行い、その高分子のもつ特異な力学的特性や熱的特性を明らかにする。これらにより、有用な物性を示す高分子材料の基本的性質を解明し、本研究課題を推進する。さらに班間の共同研究にもこれまで以上に積極的に寄与し、強力な理論的支援を推進する。
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