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2022 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、励起子束縛エネルギーに着目した有機太陽電池材料の開発を行った。また、昨年度に引き続き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開発を行った。さらに、MPIPで見出した材料のエネルギーレベル評価を阪大産研で行った。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も継続して行った。

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のMPIPとの共同研究を実施しているため。

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を控える状況であったため、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って、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

    (17件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 4件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Fluorinated Dihydropentalene-1,4-Dione: A Strong Electron-Accepting Unit with Organic Semiconductor Characteristics2023

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

      Chem. Eur. J.

      巻: 29 ページ: e202203873

    • DOI

      10.1002/chem.202203873

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Green-Light Wavelength-Selective Organic Solar Cells Based on Poly(3-hexylthiophene) and Naphthobisthiadiazole-Containing Acceptors toward Agrivoltaics2023

    • 著者名/発表者名
      S. Jinnai, A. Oi, T. Seo, T. Moriyama, M. Terashima, M. Suzuki, K.-i. Nakayama, Y. Watanabe, Y. Ie
    • 雑誌名

      ACS Sustain. Chem. Eng.

      巻: 11 ページ: 1548-1556

    • DOI

      10.1021/acssuschemeng.2c06426

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Tetrazolo[1,5-a]pyridine-Containing pi-Conjugated Systems: Synthesis, Properties, and Semiconducting Characteristics2022

    • 著者名/発表者名
      S. Tamba, M. Nitani, T. Seo, H. Nitta, H. Tanaka, K. Hagiya, Y. Aso, Y. Ie
    • 雑誌名

      Org. Lett.

      巻: 24 ページ: 3792-3796

    • DOI

      10.1021/acs.orglett.2c01310

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of the Rigid and Sterically Bulky Structure of Non-Fused Nonfullerene Acceptors on Transient Photon-to-Current Dynamics2022

    • 著者名/発表者名
      S. Jinnai, K. Murayama, K. Nagai, M. Mineshita, K. Kato, A. Muraoka, A. Yamakata, A. Saeki, Y. Kobori, Y. Ie
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 10 ページ: 20035-20047

    • DOI

      10.1039/d2ta02604j

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synthesis, Properties, and Photovoltaic Characteristics of Fluoranthenedione-Containing Nonfullerene Acceptors for Organic Solar Cells2022

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

      J. Photopolym. Sci. Technol.

      巻: 35 ページ: 187-191

    • DOI

      10.2494/photopolymer.35.187

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Fused pi-Extended Molecule Containing an Electron-Accepting Naphthobisthiadiazole and Its Incorporation into a Copolymer: Synthesis, Properties, and Semiconducting Performance2022

    • 著者名/発表者名
      R. Asakawa, T. Seo, S. Yokoyama, Y. Ie
    • 雑誌名

      Polym. J.

      巻: 55 ページ: 451-461

    • DOI

      10.1038/s41428-022-00716-x

    • 査読あり
  • [学会発表] Development of Ladder-Type Fused p-Conjugated Units Bearing Spirocyclopentadithiophenes for Non-Fullerene Acceptors in Organic Solar Cells2023

    • 著者名/発表者名
      Wang Kai, Takuji Seo, Hajime Nitta, Seihou Jinnai, Yutaka Ie
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] 縮環構造をホッピングサイトとする長鎖分子ワイヤの開発2023

    • 著者名/発表者名
      淺川 亮、横山 創一、家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] 5,5'-ビチアゾリリデン-4,4'-ジオン誘導体の物性と半導体特性評価2023

    • 著者名/発表者名
      山田 澪奈、安藤 直紀、家 裕隆
    • 学会等名
      日本化学会第103春季年会
  • [学会発表] エレクトロニクス機能を付与した有機π電子系の開発2022

    • 著者名/発表者名
      家 裕隆
    • 学会等名
      第15回有機π電子系シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] ドナー・アクセプター連結型有機光触媒の開発と分子変換反応への応用2022

    • 著者名/発表者名
      陣内 青萌、細田 靖、家 裕隆
    • 学会等名
      第49回有機典型元素化学討論会
  • [学会発表] フッ素置換ナフトビスチアジアゾール骨格を有するD-A型近赤外吸収色素の合成と物性並びに半導体特性評価2022

    • 著者名/発表者名
      宇都宮 桜、横山 創一、家 裕隆
    • 学会等名
      第45回フッ素化学討論会
  • [学会発表] 剛直かつ立体的に嵩高い構造が非フラーレン型アクセプターの太陽電池特性に与える影響2022

    • 著者名/発表者名
      陣内 青萌、村山 加純、永井 恵介、村岡 梓、山方 啓、佐伯 昭紀、小堀 康博、家 裕隆
    • 学会等名
      第71回高分子討論会
  • [学会発表] Functional pi-Conjugated Systems for Electronic Application2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      11th imec Handai International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Benzene-Annelated Quinoidal Systems for Acceptor Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      241th ECS Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Functional pi-Conjugated Molecules for Electronic Application2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      KJF International Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Functional p-Conjugated Molecules Containing Cyclopentene-annelated Thiophene for Electronic Applications2022

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Ie
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2023-12-25  

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