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2007 年度 実績報告書

次世代共役ポリマーの革新機能の理論・シミュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 17067018
研究機関独立行政法人産業技術総合研究所

研究代表者

阿部 修治  産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 副研究部門長 (30356373)

研究分担者 下位 幸弘  産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 主任研究員 (70357226)
片桐 秀樹  産業技術総合研究所, 計算科学研究部門, 主任研究員 (60344206)
関 和彦  産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 主任研究員 (60344115)
キーワード共役高分子 / 有機結晶 / オリゴマー / 光励起状態 / 励起子 / 発光 / 量子化学計算 / 理論
研究概要

1.共役高分子はパルス励起により複数の発光サイトが励起されるが,エネルギー移動により効率良く励起子が対消滅を起こす。対を形成できなかった1つの励起子が残り,1光子発生源となることが知られている。このプロセスをモデル化し1光子発生源となる条件を理論的に検討した。また,階層構造のために反応が様々な中間体を経由し,反応がそれぞれの中間体に固有な時定数で進行する場合について,光異性化が進行する割合が非指数関数となることを示した。光異性化反応は階層構造に特有な初期状態依存性を示し,光異性化反応の進行の仕方が励起波長に大きく依存することを見いだした。
2.アントラセンジスルホン酸の結晶の発光スペクトルのピーク波長や形状が結晶内溶媒分子によって変化し,場合によってエキシマー的な発光がみられる現象について,量子化学計算による解析を行なった。X線結晶構造解析のデータを参照して計算機上に結晶構造を再現し,隣接するアントラセン2分子対が形成する励起状態が周囲の分子の相互作用の下でどの程度の構造緩和をし得るかを,配置間相互作用法と分子力場法を用いたモデルで考察した。その結果,ジオキサンを溶媒として用いた場合にはベンゼン,チオキサンの場合よりも構造緩和が大きく,エキシマー的な発光に寄与している可能性が示唆された。また,結合クラスター法による高分子の励起状態計算のプログラムについて,種々のコーディング方法の性能評価を行なった。
3.ドナー官能基とアクセプター官能基を組み合わせた共役オリゴマーの光物性制御についてDFT法ならびに時間依存DFT法により,最低励起状態が分子内で電荷移動励起子的になっていることを明らかにした。さらに,チオフェン・フエニレンのコオリゴマー単結晶におけるダビドフ下枝励起子の性質とその起源を解明した。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2008 2007

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] Optical selection rule for the lower Davydov excitons in co-oligomer single crystals2008

    • 著者名/発表者名
      K.Bando, T.Nakamura, S.Fujiwara, Y.Masumoto, F.Sasah, S.Kobayashi, 下位幸弘, andS.Hotta
    • 雑誌名

      Physical Review B 77

      ページ: 045205-1-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] スーパーコンピュータSR11000でのプログラム開発事例:カップルドクラスター法による高分子の電子状態計算2008

    • 著者名/発表者名
      片桐 秀樹
    • 雑誌名

      スーパーコンピューティングニュース(東京大学) 9

      ページ: 71-91

  • [雑誌論文] 有機分子材料の電子状態I2007

    • 著者名/発表者名
      下位 幸弘, 阿部 修治
    • 雑誌名

      応用物理 76

      ページ: 1050-1054

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 有機分子材料の電子状態II2007

    • 著者名/発表者名
      阿部 修治, 下位 幸弘
    • 雑誌名

      応用物理 76

      ページ: 1174-1177

    • 査読あり
  • [学会発表] 水素終端Si(100)-2×1表面上での磁性分子列の形成:理論ならびに実験2008

    • 著者名/発表者名
      下位 幸弘, G.A.DiLabio, S.Dogel, s.Lin, K.U.Ingold
    • 学会等名
      日本物理学会第63回年次大会
    • 発表場所
      東大阪
    • 年月日
      2008-03-25
  • [学会発表] Theoretical Modeling of Nanoscale Molecular Functions2007

    • 著者名/発表者名
      阿部 修治
    • 学会等名
      第2回超階層制御国際ワークショップ
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2007-09-30
  • [学会発表] 配向制御されたアントラセン結晶の分子間相互作用と励起状態2007

    • 著者名/発表者名
      片桐 秀樹, 阿部 修治
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2007-09-23
  • [学会発表] 反応に及ぼす異常拡散の記憶効果2007

    • 著者名/発表者名
      関和彦
    • 学会等名
      日本物理学会第62回年次大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2007-09-22
  • [学会発表] アントラセン有機塩結晶の分子間相互作用と励起状態2007

    • 著者名/発表者名
      片桐 秀樹, 阿部 修治
    • 学会等名
      分子科学討論会
    • 発表場所
      仙台
    • 年月日
      2007-09-17
  • [学会発表] Theoretical and Experimental Investigation of Radical Molecular Arrayson Hydrogen-Terminated Silicon(100)-2x12007

    • 著者名/発表者名
      下位 幸弘, GA.DiLabio, s.Dogel, s.Lin, K.U.Ingold
    • 学会等名
      90th Canadian Chemistry Conference and Exhibition
    • 発表場所
      Winnipeg,Canada
    • 年月日
      2007-05-27
  • [学会発表] 分子ワイヤ型センサの理論設計2007

    • 著者名/発表者名
      阿部 修治, B.Das
    • 学会等名
      ナノ学会第5回大会
    • 発表場所
      つくば
    • 年月日
      2007-05-14

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公開日: 2010-02-04   更新日: 2016-04-21  

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