| 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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| 研究実績の概要 |
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本新学術領域研究において新規に開発されている興味深い物質群の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これらの物質に現れる電子物性・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ことを目標としている。２６年度もこれらの多彩な支援を行うと同時に、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。
T8と称されるかご型オクタシルセスキオキサン(RSiO1.5)8はPOSS（Polyhedral Oligomeric Silsesquioxane）の代表例で、これはケージ状骨格から成る特異な分子であり、さらに元素ブロックポリマーにおける有用なブロックの一つでもある。POSS分子あるいはその誘導体についての反応性や物性、またPOSSブロックを主鎖に含むポリマーの合成や物性も本新学術領域研究において多面的に検討・研究されている。
本研究代表者はこのPOSSのより広範な電子物性の開拓をめざし、２６年度にはPOSS分子を構成単位とする高分子磁性体に向けた理論的設計を行った。本研究における結果として、POSS２量体ジアニオンにおけるスピン相関は、反磁性的＜反強磁性的＜強磁性的の順に優位となることが結論できた。さらにPOSSケージ以外の部分には、ほとんどスピン密度が存在しないことも明らかにした。
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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駆使しながら、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ならびに物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。
一方、本研究代表者としての独自の研究（９の研究実績参照のこと）を進展させるとともに、班内連携研究として含ガリウム有機分子における構造様式や電子物性に関する研究、含１３族元素ポリマーにおける発光特性の解析に関する研究や、さらに班間連携研究としてEu(III)分子錯体の非晶質系化合物の構造並びに電子状態に関する研究など、広範な研究を達成した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は電子やホールの有効質量解析等に基づく移動度の検討も含めた元素ブロック高分子の電子物性解析の手法の完成・確立に基づく電子デバイスの設計研究をも含めて実施する予定である。また適切なオリゴマーモデルを採用することにより、それらにおける電子物性・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より精密な理論的解析を実施し、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、本研究課題を強力に推進する。さらに班内および班間の共同研究にもこれまで以上に積極的に寄与することにより、強力で実効的な理論的支援を推進する。
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