等方的な有効質量をもつ有機半導体二次元伝導層の探索と伝導性評価

各向同性有效质量有机半导体二维导电层的探索及电导率评估

基本信息

批准号：
22K05261
负责人：
山岸正和
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Technology, Toyama College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究提案では，バンド伝導性を示すπ電子系骨格を対象としてシミュレーションにより，等方的な有効質量をもつ（あるいは，有効質量の異方性が改善された）集合体構造を明らかにし，目的の集合体構造を目指して置換基を検討する研究戦略を取る．研究の初年度である2022年度は，集合体構造シミュレーションを主として検討した．まず，計算プロセスの一部を自動化するプログラムコードの作成および動作確認，計算プロセスの最適化を実施した．さらに，予定にはなかったが，トランスファー積分や有効質量を算出する過程でバンド分散を考慮する必要がでてきたため，タイトバインディングモデルでエネルギーバンドを計算し有効質量を算出するプログラムも作成した．作成したプログラムを用いて，いくつかのπ電子骨格に対して，分子構造を最適化した後にヘリンボーン構造を想定して集合体構造のシミュレーションを実施した．集合体構造のパラメータとして，カラム方向からの分子の傾きとカラムおよびカラム垂直方向の分子間距離の3つを検討し，傾きごとにエネルギー的に安定な各分子間距離を得た．その結果，いずれの分子においても，カラム方向の2分子の計算で最低のエネルギーが得られる傾きと，カラム方向の2分子とカラム垂直方向の1分子の3分子で最低のエネルギーが得られる傾きが異なることがわかった．また，実際の誘導体の中で得られている集合体構造がシミュレートした集合体構造の中に見られた．特定の分子群ではヘリンボーン構造よりもブリックワーク構造の方が安定であることが予想されるなど，本手法が当初想定していたよりも有用な手法であることが示唆された．現在，シミュレーションで得られた集合体構造から算出したトランスファー積分および有効質量の比較・考察を進めている．

在这项研究建议中，我们将通过模拟具有各向同性有效质量的组装结构（或改善了有效质量的各向异性），以模拟表现出带带电导率的π电子系统骨架，并且我们将实施一项研究策略，以检查实现所需组装结构的替代物。在2022年，研究的第一年，我们主要检查了装配结构模拟。首先，我们创建了程序代码以自动化计算过程的一部分，检查操作并优化了计算过程。此外，尽管没有计划，但有必要在计算传递积分和有效质量的过程中考虑带方差，因此我们还创建了一个程序，该程序使用紧密的结合模型来计算能量频段和有效质量。使用创建的程序，我们对组件结构进行了模拟，人字形结构用于几种针对分子结构进行优化的π电子主链结构。研究了组件结构的三个参数：分子从色谱柱方向倾斜，圆柱和柱和柱的垂直方向的倾斜度距离，并获得了每个倾斜度的倾斜度。结果，发现在所有分子中，通过在列方向上计算两个分子而获得的最低能量，并且获得三个分子的最低能量，一个分子，一个分子在柱方向上，一个分子在列方向上。此外，在模拟组装结构中发现了在实际衍生物中获得的组装结构。有人提出，这种方法比最初预期的更有用，因为预计砖结构比特定分子中的人字形结构更稳定。当前，我们正在比较和考虑根据模拟中获得的组装结构计算得出的转移积分和有效质量。