2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of adaptive solution process simulation method with heterogeneous modelling
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17K05151
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
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)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | モデリング / 粗視化 / シミュレーション / 溶液プロセス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
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。
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| Strategy for Future Research Activity |
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。
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