Rylene diimide-based n-type seidonducting polymers for thermoelectronic materials

用于热电子材料的萘嵌二酰亚胺基n型半导体导电聚合物

基本信息

批准号：
19F19037
负责人：
瀧宮和男
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、n型有機半導体の重要な構成要素となるリレンジイミドを用い、n型高分子半導体の開発に関するものである。熱電変換材料に応用するためにはn型高分子半導体を電子ドープする必要があり、これを実現するには材料自体が低い最低非占有分子軌道（LUMO）エネルギー準位を持つこと（すなわち、電子を受け取りやすいこと）が必須となる。このための分子設計について、外国人特別研究員であるWang博士と受け入れ研究者である瀧宮とが共同で検討を行った。まずは、分子設計において重要なツールとなる量子化学計算に関して、瀧宮が理研のスーパーコンピュータの使用法をWang博士に教授し、高分子のモデルとなる巨大オリゴマーの計算を実施することで、材料高分子のLUMOエネルギー準位、平面性、高分子の主鎖構造などの情報を得た。材料合成を含む実験的研究はWang博士が主体的に行い、その結果の解釈や研究の方向性については、瀧宮とWang博士が議論しつつ研究を進めた。中でも、実験的に決定するのは容易ではない高分子半導体のドープ量の概算法の提案、電気伝導度の温度依存性に関する解釈などは、瀧宮の指導の下Wang博士が計算・解析を行うことで、合理的な説明を与えることが可能となった。また、論文執筆についてもWang博士が初稿を執筆したのちに、協議しつつ瀧宮が改訂する形で進め、最終的にAdvanced Materials誌に研究成果を発表することができた。

这项研究涉及使用N型有机半导体的重要组成部分Lyneneneneneide的N型聚合物半导体的发展。为了将其应用于热电转换材料，有必要将N型聚合物半导体电子涂料电子涂料，并且为了实现这一目标，该材料本身必须具有较低的最小无置分子轨道（Lumo）能级（即，很容易接收电子）。特殊外国研究人员王博士和主持人研究人员塔基米亚（Takimiya）与为此目的的分子设计研究合作。首先，关于量子化学计算是分子设计中的重要工具，Takimiya教授Wang博士如何使用Riken的超级计算机，并通过对作为聚合物模型的巨型低聚物进行计算，例如Lumo材料水平的材料聚合物，平面性和聚合物的链链结构等信息。 Wang博士进行了实验研究，包括材料合成，Wang博士在讨论了研究结果和研究方向的同时进行了研究。其中，在Takimiya的指导下，王博士有可能提供合理的解释，以计算和分析近似聚合物半导体中掺杂量的建议方法，这并不容易在实验上确定，并解释了电导率的温度依赖性。 Wang博士还撰写了他的初稿，在讨论了该论文之后，Takimiya能够进行修订，最后他能够在《高级材料》杂志上介绍他的研究结果。