光を用いた強誘電体から半導体への制御

利用光控制铁电体到半导体

基本信息

批准号：
16J03265
负责人：
姉帯勇人
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は昨年度報告したラセミ体のヘリセンにアルキルアミド基を導入したRac-1の優れた強誘電性発現のメカニズムを考察する目的から、P体のヘリセンにテトラデシルアミドを導入した(P)-1、ラセミ体とP体のヘリセンにテトラデシルエステル基を導入したRac-2と(P)-2、ラセミ体のヘリセンにプロピルアミド基を導入したRac-3を新規に合成し、これらの構造を比較する事で、強誘電性発現のメカニズムを調査した。4分子の相転移挙動を調べたところ、分子Rac-1, (P)-1, Rac-2, (P)-2の融点は、それぞれ424, 411, 336, 324 Kであり、アミド体の方がエステル体よりも約100 K融点が上昇していた。これは、アルキルアミド基間の分子間水素結合が有効に働き、新たな秩序を発生させた結果と考えられる。更に、POM観察から、Rac-1のみが330～420 Kの温度域で中間相を示し、この液晶相が２次元の水素結合ネットワークを介したバイレイヤー構造である事がPXRD測定から明らかになった。次に、P-E測定による強誘電性評価を行った所、Rac-1は強誘電体に特徴的なヒステリシスループを示したのに対し、残りの化合物は強誘電性を示さなかった。また、Rac-1の残留分極値は非常に大きく、アルキルアミド基置換ピレン誘導体で見られた残留分極値よりも約10倍大きな値であった。これは、Rac-1が①水素結合密度が高い、バイレイヤー構造を形成している②二次元水素結合ネットワークを構築しているため、全てのアミド基が協奏的に回転可能である③永久双極子をもつヘリセン部位自身が運動している事が原因であると考えられる。二次元水素結合ネットワークを有する有機強誘電体は、有機強誘電体メモリの創製に関して有利と考えられ、新たな可能性を開拓した。

In this year, in order to consider the mechanism of excellent ferroelectric expression of Rac-1, which introduced alkylamide groups into the racemic helicenes, which was reported last year, we newly synthesized (P)-1, which introduced tetradecylamide into the helicenes in the P form, Rac-2 and (P)-2, which introduced tetradecyl ester groups into the helicenes in the racemic and P forms, and RAC-3，将丙酰胺基团引入了甲壳虫中的螺旋元，并比较了这些结构以研究铁电表达的机理。当研究了四个分子的相过渡行为时，分子RAC-1，（P）-1，RAC-2，（P）-2的熔点分别为424、411、336和324 K，酰胺形式的熔融形式的熔点比酯高约100 k。这被认为是烷基酰胺基团之间分子间氢键有效作用的结果，烷基酰胺基团产生了新的阶。此外，POM的观察结果表明，只有RAC-1在330-420 K的温度范围内表现出中间相，并且该液晶相通过二维氢键网络具有双层结构。接下来，当通过P-E测量值评估铁电性时，RAC-1表现出铁电的磁滞环特征，而其余化合物则没有表现出铁电特性。此外，RAC-1的残余极化值非常大，比烷基酰胺基取代的吡啶衍生物中的残余极化值大约10倍。这被认为是由于RAC-1是1）具有高氢键密度和二维氢键网络的双层结构的事实，并且所有酰胺基都可以在协同时旋转，3）带有永久偶极子的Helicene位点正在移动。具有二维氢键网络的有机铁电源被认为是创造有机铁电回忆的有利优势，并且已经开发了新的可能性。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ferroelectricity and Fluorescence Properties of Pyrene Derivative with Alkylamide Chains

烷基酰胺链芘衍生物的铁电性和荧光性质

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hayato Anetai;Takashi Takeda;Norihisa Hoshino;Tomoyuki Akutagawa
通讯作者：
Tomoyuki Akutagawa

非平面性アルキルアミド置換ヘリセン誘導体の強誘電性評価

非平面烷基酰胺取代的螺烯衍生物的铁电性评估

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
姉帯勇人;武田貴志;星野哲久;小林東史;斎藤望;重野真徳;山口雅彦;芥川智行
通讯作者：
芥川智行

Control in Ferroelectricity and Optical Properties of Supramolecular Structures of Alkylamide-substituted Pyrene Derivatives

烷基酰胺取代芘衍生物超分子结构的铁电性和光学性质的控制

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hayato Anetai;Takashi Takeda;Norihisa Hoshino;Tomoyuki Akutagawa
通讯作者：
Tomoyuki Akutagawa

キラルなアルキルアミド基を導入したピレンの分子集合構造と誘電物性

引入手性烷基酰胺基团的芘分子组装结构及介电性能

DOI：
发表时间：
2016
期刊：
影响因子：
0
作者：
姉帯勇人;武田貴志;星野哲久;芥川智行
通讯作者：
芥川智行

Ferroelectric Non π-planar Helicene Derivatives bearing Alkylamide-Chains

铁电非 π 平面螺旋烯衍生物轴承烷基酰胺链

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hayato Anetai;Takashi Takeda;Norihisa Hoshino;Higashi Kobayashi;Nozomi Saito;Masanori Shigeno;Masahiko Yamaguchi;Tomoyuki Akutagawa
通讯作者：
Tomoyuki Akutagawa