| 研究課題/領域番号 |
20J21687
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
岩泉 滉樹 筑波大学, 理工情報生命学術院, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| キーワード | 三次電池 / エナジーハーベスト / 共役高分子 / 量子科学計算 / 酸化還元電位の温度係数 |
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| 研究実績の概要 |
「三次電池」の熱効率は、両極の酸化還元電位の温度係数αの差に支配されている。そのため、社会実装にはαの絶対値の大きな材料(巨大|α|材料)の創出が不可欠である。本研究の目的は、αの絶対値の大きな高分子(巨大|α|高分子)を創出することである。しかしながら、物質系が広い高分子において巨大|α|高分子を見出すには、効率的なスクリーニング法を確立する必要がある。
今年度の研究では、巨大|α|高分子の効率的なスクリーニング法の探索をおこなった。はじめに、単純な主査骨格を持つ4種類の高分子における酸化還元電位の温度係数αの測定をおこなった。αの値は、PTAAで0.02mV/Kと小さく、P3HTでは1.08mV/Kと大きな値をとることが分かった。
次に、モノマーに単純化して量子化学計算を行い得られた物理量とαの相関を調べた。ここで熱力学より、αは酸化還元前後のエントロピー差を素電荷で除したものに等しい。先ず初年度の研究計画時にαの支配要因の候補としていた振動エントロピー差では、αの大小関係を説明できないことが分かった。他方、各原子のMulliken電荷の変化量の大きさから評価した゛活性な原子゛の数とαの間に強い相関を確認した。この相関は゛活性な原子゛と極性を持った溶媒との相互作用によって溶媒系のエントロピーが変化するためと解釈した。今後は、この相関を用いてαの絶対値の大きな材料(巨大|α|材料)候補物質の選定をおこなっていく。
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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
今年度の研究では、巨大|α|高分子の効率的なスクリーニング法の探索をおこなった。各原子のMulliken電荷の変化量の大きさから評価した゛活性な原子゛の数とαの間に強い相関を確認した。本研究により量子科学計算でαの予測が可能であるためその意義は大きいと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
我々の初年度の研究から実測したαと量子化学計算ソフトで評価したモノマー中で酸化還元前後の電荷変化が大きな原子である゛活性な原子゛の数の間に相関があることが明らかになった。そのため次年度は様々な高分子に対して、この゛活性な原子゛の数の評価を行い、巨大|α|を示す候補高分子のスクリーニングを行う。
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