2012 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular Design and Research of the Electronic Properties of Polymers Based on Element-Blocks
| Project Area | Creation of Element-Block Polymer Materials |
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| Project/Area Number |
24102014
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
田中 一義 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90155119)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笛野 博之 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30212179)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 理論化学シミュレーション / 分子軌道 / 結晶軌道 / バンド構造 / 結晶軌道相 / 電子の有効質量 / ヘテロ元素 / 分子設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では研究期間全体を通じて、本新学術領域研究における班内連携、他班との連携、さらに公募研究者との連携のすべてを視野に入れながら、元素ブロック高分子材料に対する理論化学的シミュレーション解析を行い、電子状態を始めとした必要な情報と知見を供することを本来の目的とした。具体的には、分子軌道計算及び結晶軌道計算を用いて基本的な電子状態の解析を行うとともに、電場、磁場、電磁場など種々の外場に応じて現れる電子物性・機能の探索と予測により、元素ブロック高分子材料創製研究に対して理論面からの積極的な支援を行う。
とくに２４年度においては、下記の具体的な研究計画について達成することができた。
(i)有機化学と無機化学を軸にした元素ブロックの電子状態に対する解析を確実に行うための理論化学的シミュレーション解析の方法論の確立を行った。特に、バンド構造、最高被占結晶軌道ならびに最低空結晶軌道における電子の有効質量の見積もりを始めとする元素ブロック高分子の電子状態解析の手法を確立した。さらに適切なオリゴマーモデルを採用して、そこにおけるスピン物性・光物性等の探索を目的とし、開殻状態や励起状態の精密な記述方法の確立に向けての検討も併せて行った。さらに確立した方法を駆使しながら、新規な元素ブロック高分子の分子設計を積極的に行い、その電子状態ならびに発現が期待される電子物性を合成に先んじて明らかにし、もって新規合成のための情報として他班にも提供を行った。
(ii)次に注目する物質群によって使用できる理論手法も異なるという現状を考慮して、様々な近似レベルでの量子化学計算を可能とする数量体程度のオリゴマー分子を実際に合成することも試み、種々の酸化還元状態における吸収スペクトル・蛍光スペクトル及び量子収率などを測定して、これらを理論的に再現できるような近似レベルについての知見も得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
所属研究機関（京都大学）の情報メディアセンターにおけるスーパーコンピュータを使用しながら、有機化学と無機化学を軸にした元素ブロックの電子状態に対する解析を確実に行うための理論化学的シミュレーション解析の方法論の確立を行うことができた。特に、バンド構造、最高被占結晶軌道ならびに最低空結晶軌道における電子の有効質量の見積もりを始めとする元素ブロック高分子の電子状態解析の手法を確立した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は電子やホールの移動度を始めとする元素ブロック高分子の電子物性解析の手法を確立する。同時に適切なオリゴマーモデルを採用して、そこにおける電子物性・スピン物性・光物性等の探索を目的としながら、開殻状態や励起状態の精密な記述方法による電子状態の検討も併せて行う。
とくに新規な元素ブロック高分子の分子設計を積極的に行い、その電子状態ならびに発現が期待される電子物性に基づく材料設計を合成に先んじて行うことなどによって本研究課題を推進する。さらに班間の共同研究にも積極的に寄与し、そのなかでも理論的支援を推進する。
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