Exploration for new single-molecule electret and elucidation of its structural property

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02799
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: Nishihara Sadafumi 広島大学, 先進理工系科学研究科(理), 教授 (00405341)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 戸川 欣彦 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00415241) ; 帯刀 陽子 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (30435763) ; 久保田 佳基 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (50254371) ; 石橋 広記 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (70285310) ; 綱島 亮 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (70466431)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 単分子誘電体 / 単分子 / 強誘電 / メモリ

Outline of Final Research Achievements

We have succeeded in developing “single-molecule electret” that exhibits electric hysteresis and spontaneous polarization characteristic of ferroelectrics in a single molecule. However, since the correlation between its “structure” and “polarization”, which is the origin of properties of single-molecule electret, has not been completely clarified, we have not been able to establish a guideline for molecular design that leads to the development of new material groups of the single-molecule electrets. Therefore, in this study, we aimed to understand properties of single-molecule electret from a structural viewpoint and to develop new material groups based on the results. As a result, we have newly discovered 23 single-molecule electrets.

Free Research Field

物性化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

一般的に強誘電体は結晶内の分極が長距離に渡って配向し，それが電場によって反転する物性を指す。従って，強誘電性は結晶構造由来のバルクの物性と考えられてきた。しかし，我々が開発した「単分子誘電体」は，一分子で強誘電体に特徴的な分極ヒステリシスや自発分極を示す新しい物質群と位置付けられる。例えばこの物質をメモリ材料として用いた場合，単一分子メモリに繋がることが期待され，これが実現した場合，従来の記録密度限界の１０００倍以上の記録密度をもつと理論的に見積もられている。従って，当該物質の基礎的な学理構築は学術的な意義に留まらず，産業的にも重要である。