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2018 年度 実施状況報告書

ヘテロジニアスモデリングによるアダプティブ溶液プロセスシミュレーション手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K05151
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

米谷 慎  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究チーム長 (30443237)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードモデリング / 粗視化 / シミュレーション / 溶液プロセス
研究実績の概要

本研究の目的は、溶液プロセスによる有機半導体薄膜形成メカニズムを解明・解明するためのヘテロジニアス分子モデリングを用いたアダプティブシミュレーション手法を確立することにある。
低製造エネルギー化を可能とする溶液プロセスによる有機薄膜トランジスタや有機薄膜太陽電池等の実用化には、その薄膜形成メカニズムの理解が必須である。
本研究では、有機半導体薄膜の溶液プロセスの分子シミュレーションにおいて、溶液を構成する溶質・溶媒それぞれを粗視化度の異なるモデルを組み合わせたヘテロジニアスなモデリングを用い、さらにその粗視化度を、溶液濃度の変化等の系の発展に応じてダイナミックに変化させるアダプティブシミュレーションを可能にすることを目指す。
H30年度は、スピンコート等の溶液印刷プロセス時に加わるせん断場の考慮を可能とする枠組みを中心に検討し、まず、ベースとしている分子動力学パッケージであるGROMACSの機能としてのシミュレーションボックスのせん断変形による方法を試み、次に、より一般的な方法である SLLOD アルゴリズムを、GROMACS開発チームの一員であるProf. Berk Hess (KTH Royal Inst. of Tech., Sweden) らによる関連文献を基に追加実装し、上記手法との比較検討を水等の基本的な溶媒について行い、基本的に同等の結果が得られることを確認した。
上記により、せん断場を考慮した溶媒粗視化度のアダプティブシミュレーション手法の開発の基盤を築くことができた。

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

スピンコート等の溶液印刷プロセス時に加わるせん断場の考慮を可能とする枠組みを検討し、まず、ベースとしている分子動力学パッケージであるGROMACS の機能としてのシミュレーションボックスのせん断変形による方法を試み、次に、より一般的な方法である SLLOD アルゴリズムを GROMACS開発チームの一員であるProf. Berk Hess (KTH Royal Inst. of Tech., Sweden) らによる関連文献を基に追加実装し、上記シミュレーションボックスのせん断変形による方法との比較検討を水等の基本的な溶媒について行い、基本的に同等の結果が得られることを確認した。
併せて、上記手法の適用先となる候補プロセスについては、バーコーティングプロセスによるターシャルブチル置換フタロシアニンのアニソール溶媒溶液中のフタロシアニン自己配列プロセスを選定、基礎検討を行った。
上記により、せん断場を考慮した溶媒粗視化度のアダプティブシミュレーション手法の開発の基盤を築くことができたと考える。

今後の研究の推進方策

今後は、残課題である溶媒分子モデルの段階的粗視化を、VOTCA-CSG のスクリプトエンジンを用いることにより、溶液濃度の変化等に応じて溶媒分子の粗視化度をアダプティブに可変とする枠組みを開発する。
上記手法の適用先となる具体的なプロセスについては、バーコーティングプロセスによるターシャルブチル置換フタロシアニンのアニソール溶媒溶液中のフタロシアニン自己配列プロセスについて解析を行う予定である。
これにより、本研究の目的である、溶液プロセスによる有機半導体薄膜形成メカニズムを解明・解明するためのヘテロジニアス分子モデリングを用いたアダプティブシミュレーション手法を確立する。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2018

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] Monolayer Crystal Structure of the Organic Semiconductor 7-Decyl-2-phenyl[1]benzothieno[3,2-b][1]benzothiophene2018

    • 著者名/発表者名
      Yoneya Makoto
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 ページ: 22225~22231

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b04386

    • 査読あり
  • [学会発表] Interface-mediated self-assembly of liquid-crystalline semiconductors in inkjet printing of organic thin-film transistors2018

    • 著者名/発表者名
      米谷 慎,峯廻 洋美,長谷川 達生
    • 学会等名
      27th. International Liquid Crystal Conference (ILCC2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Azo-dye as a light-driven active matter: molecular dynamics simulation study2018

    • 著者名/発表者名
      米谷 慎,則包 恭央
    • 学会等名
      3rd International Conference on Photoalignment and Photopattering in Soft Materials 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] アクティブマターとしてのアゾ液晶2018

    • 著者名/発表者名
      米谷 慎,則包 恭央
    • 学会等名
      2018日本液晶学会討論会
  • [学会発表] 印刷配線用銀ナノコロイド粒子形成過程の分子シミュレーションによる検討2018

    • 著者名/発表者名
      米谷 慎,杉澤 進也,長谷川 達生
    • 学会等名
      第69回コロイドおよび界面化学討論会
  • [学会発表] Simulation of 3-D diamond metal-organic framework self-assembly2018

    • 著者名/発表者名
      米谷 慎
    • 学会等名
      6th. Int. Conf. on Metal-Organic Frameworks (MOF2018)
    • 国際学会
  • [学会発表] Azo liquid-crystals as a molecular active matter: molecular dynamics simulation study2018

    • 著者名/発表者名
      米谷 慎,則包 恭央
    • 学会等名
      アクティブマター研究会2019

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公開日: 2019-12-27  

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