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2021 年度 実施状況報告書

有機化学とデバイス物理の融合による有機半導体材料開発:物理的性質の相関解明と活用

研究課題

研究課題/領域番号 20KK0123
研究機関大阪大学

研究代表者

家 裕隆  大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (80362622)

研究分担者 横山 創一  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40811211)
陣内 青萌  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (40861042)
安藤 直紀  大阪大学, 産業科学研究所, 助教 (80848979)
研究期間 (年度) 2020-10-27 – 2025-03-31
キーワード有機半導体 / 共役化合物 / 有機太陽電池 / 有機エレクトロニクス
研究実績の概要

π共役分子を有機半導体材料に用いた有機エレクトロニクスは、次世代デバイスの有望候補である。本研究では、有機エレクトロニクスの新展開に繋がる有機半導体材料をマックスプランク高分子研究所(MPIP)の Blom 教授と共同で開発することを目的とする。とりわけ、高性能・高機能化に向けて重要であるにも関わらず、分子設計指針が確立途上の物理的性質に着目し、これらの機能を積極的に付与した新機軸の有機半導体材料を創出する。本研究では大阪大学産業科学研究所で材料合成を行い、研究代表者と研究分担者らがMPIPで薄膜・デバイス評価を行う。有機エレクトロニクスにおけるデバイス物理の世界的研究拠点であるMPIPにおいて、若手研究者間の人的交流を含めた国際共同研究を系統的かつ多面的に実施することで、最先端の学術的知見を得るのみならず、分野横断型の強固な国際的ネットワークを構築する。本年度は新機軸の電界発光素子への応用に向けた材料として、捻じれ構造を活かしてフロンテイア軌道レベルを精密に調節した共役ポリマーを設計・開発し、基礎物性評価を行った。このポリマーに関して、研究分担者がMPIPで機能評価を行っている。また、有機太陽電池への応用に向けた低分子系アクセプター材料として、当研究室オリジナルの被覆部位や電子受容性部位を組み込んだ共役分子開発を系統的に行い、分子構造と基礎物性の相関を解明するとともに、太陽電池評価を行った。さらに、双極子モーメント、誘電率、近赤外吸収などのパラメーターに着目した材料開発にも着手した。

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

電界発光素子、有機太陽電池など、有機エレクトロニクスに向けた材料開発は順調に進捗しており、電界発光素子材料に関してはMPIPでの評価に着手したため。

今後の研究の推進方策

次年度以降も現状の方向性を維持することで研究を進展させる。新型コロナウイルスの影響でドイツ訪問がこれまで難しかったたため、次年度以降、積極的に派遣を進めていく。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウイルスの影響による渡航制限のため、マックスプランク研究所への滞在が計画より短期間となったため予算の未消化が発生した。差額については次年度以降の現地滞在日数を増やすことで対応する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Role of Linker Functionality in Polymers Exhibiting Main-Chain Thermally Activated Delayed Fluorescence2022

    • 著者名/発表者名
      K. Philipps, Y. Ie, B. van der Zee, R.-Q. Png, P. K. H. Ho, L.-L. Chua, E. del Pino Rosendo, C. Ramanan, G.-J. A. H. Wetzelaer, P. W. M. Blom, J. J. Michels
    • 雑誌名

      Adv. Sci.

      巻: 9 ページ: in press

    • DOI

      10.1002/advs.202200056

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cross-conjugated Isothianaphthene Quinoids: A Versatile Strategy for Controlling Electronic Structures2022

    • 著者名/発表者名
      K. Yamamoto, S. M. Quintero, S. Jinnai, E. Jeong, K. Matsuo, M. Suzuki, H. Yamada, J. Casado, Y. Ie
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. C

      巻: 10 ページ: 4424-4433

    • DOI

      10.1039/D1TC05794D

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Excited States Engineering Enables Efficient Near-infrared Lasing in Nanographenes2022

    • 著者名/発表者名
      G. M. Paterno, Q. Chen, R. Munoz-Marmol, M. Guizzardi, V. Bonal, R. Kabe, A. J. Barker, P. G. Boj, S. Chatterjee, Y. Ie, J. M. Villalvilla, J. A. Quintana, F. Scotognella, K. Mullen, M. A. Diaz-Garcia, A. Narita, G. Lanzani
    • 雑誌名

      Mater. Hor.

      巻: 9 ページ: 393-402

    • DOI

      10.1039/D1MH00846C

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Synthesis, Properties, and Photovoltaic Characteristics of Arch-and S-shaped Napthobisthiadiazole-based Acceptors2021

    • 著者名/発表者名
      S. Jinnai, Y. Ie
    • 雑誌名

      J. Photopolym. Sci. Technol.

      巻: 34 ページ: 285-290

    • DOI

      10.2494/photopolymer.34.285

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Electron-Accepting π-Conjugated Compound Containing Cyano-Substituted Naphthobisthiadiazole as Nonfullerene Acceptor in Organic Solar Cells2021

    • 著者名/発表者名
      S. Jinnai, A. Oi, T. Seo, T. Moriyama, R. Minami, S. Higashida, Y. Ie
    • 雑誌名

      Synthesis

      巻: 53 ページ: 3390-3396

    • DOI

      10.1055/a-1528-1632

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nonfullerene acceptors for P3HT-based organic solar cells2021

    • 著者名/発表者名
      S. Chatterjee, S. Jinnai, Y. Ie
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 9 ページ: 18857-18886

    • DOI

      10.1039/D1TA03219D

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Synthesis and physical properties of B-N fused nir-absorbing dyes with naphtobisthiadiazole unit toward organic semiconductor2022

    • 著者名/発表者名
      Sakura Utsunomiya, Soichi Yokoyama, Yutaka Ie
    • 学会等名
      The 25th SANKEN International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Dipole Moment of Nonfullerene Acceptors: A Strategy for Green-Solvent Processed P3HT-Based Organic Solar Cells2021

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      239th ECS Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nonfullerene Acceptors for Organic Solar Cells: Influence of Surface Free Energy and Dipole Moment on Film Morphologies2021

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      The 11th International Conference on Flexible and Printed Electronics
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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