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安達分子エキシトン工学プロジェクト

▼各現象をクリックすると説明文が表示されます。

 

励起子分裂
一つの励起子を二つの励起子に分離させることができます。二倍の数になった励起子から発電する太陽電池が実現されれば、従来の太陽電池に比べて出力電流を二倍にすることができます。それを実現するために、新材料の開発や励起子分裂の十分な理解が必要になってきています。

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レーザー
一つの励起子は、全く同じ特性(波長や位相)をもつ発光を他の励起子から誘導することができます。この過程はレーザーの基礎原理となります。また、広い利用範囲が期待される、有機物質を用いた有機レーザーは多くの挑戦的な課題が未だ残っています。

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発光
正電荷(ホール)と負電荷(電子)が分子内で出会うと励起子を作り、分子は高いエネルギーを得ます。その励起子はこのエネルギーを光として放出することができます。この発光現象はディスプレイ、照明、センサーなどに応用されていています。

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発電
起子は光のエネルギーを吸収することによって作られます。そのときに励起子を正電荷(ホール)と負電荷(電子)に分けることによって、電力が生まれます。有機物質を使った有機太陽電池は、フレキシブル・軽量・低コストな太陽電池を作るための一つの方法になっています。

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円偏光発光
適切な分子構造を設計することで、光の電場が回転しながら伝わる、円偏光を発生させることができます。円偏光は3Dディスプレイなどの新しいディスプレイ や光ディスクなどの光学ストレージ、センサーなどに利用されています。

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長寿命な励起子
発光も含めた励起子が失われる過程を抑制することによって、励起子をエネルギーとして長い時間貯めることができます。現在、エネルギーを貯蔵して遅れて放出する過程を利用した新しい応用に取り組んでいます。

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私達は本プロジェクトにおいて、分子構造と物性の相関解明、新規材料の開発、励起子(エキシトン)を
利用した新規デバイス構造の構築、有機材料を利用した新規電子デバイスの確立を目指し研究を行っています。

 
 

エキシトンって何?

エキシトン(励起子)とは、半導体材料中において電子と正孔が束縛されることにより形成されるエネルギー準位状態です。これらの励起子は、有機化合物を半導体として利用した薄膜やデバイスの電気的・光学的機能に直接的に影響します。これらの励起子に関連する過程を制御し操作することは、有機半導体材料とそれを用いた発光デバイスのもつ性能を最大限に引き出すために重要な技術です。次世代有機エレクトロニクスは、フレキシブル・軽量・低コスト化が期待され、ディスプレイやレーザーから発電素子やトランジスタへと幅広い応用が可能であるために、私達の生活においてますます大きな役割を果たすようになると考えられます。

 

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メンバー

安達 千波矢

安達 千波矢

研究総括

[研究分野]
有機光エレクトロニクス、
有機半導体デバイス物性、
有機光物理化学

中野谷 一

中野谷 一

研究総括補佐

[研究分野]
有機単結晶デバイス、
有機EL素子、
有機トランジスタ

嘉部 量太

嘉部 量太(助教)

分子設計・合成
グループリーダー

[研究分野]
有機半導体、超分子、金属錯体、光化学

松島 敏則

松島 敏則(准教授)

応用デバイス
グループリーダー

[研究分野]
有機レーザー、有機EL、有機無機ハイブリッドデバイス

合志 憲一

合志 憲一(助教)

物性・解析
グループリーダー

[研究分野]
有機光エレクトロニクス、光物性、デバイス物理

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新着・イベント情報

2016.02.18
2016年03月04日に第六回研究全体会議を行います。
2016.02.18
4月25~26日にスリランカにて開催されるInternational Conference “Nanoscience and Nanotechnology”に安達分子エキシトンプロジェクトで共催いたします。
2016.02.18
1月27~29日にOPACK((公財)九州大学学術研究都市推進機構)と共同出展したnano tech 2016 にて産学連携賞を受賞しました。
2015.10.20
京都大学と九州大学、共同プレスリリースをしました。
2015.09.25
8月27,28日にJSTフェアに出展致しました。
2015.09.25
2015年11月27日に第五回研究全体会議を行います。
2015.07.15
2015年10月26日に安達がオーガナイザーを務めるMOC'15のスペシャルセッションを行います。
本件はJST-ERATO 安達分子エキシトンプロジェクトで共催いたします。
2015.07.15
2015年7月17日に第四回研究全体会議を行います。
2015.03.19
ヘッドクォーターが「共進化社会システムイノベーション施設2F 224」へ移転しました。こちらをご確認ください。
2015.03.03
APLでプレスリリースされました。電流励起レーザーへの第一歩を踏み出しました!
2015.01.16
中野谷一が新しく研究総括補佐になりました!
2014.12.09
2015年3月6日に第三回研究全体会議を行います。
2014.12.09
2015年1月28-30日にに開催されるnano tech 2015 に出展致します。
2014.11.09
11月7-9日にサイエンスアゴラに出展致しました。
2014.10.06
11月21日に第二回研究全体会議を行います。
2014.10.06
安達分子エキシトン工学HPが出来ました!
 
 
 

プロジェクト概要

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2013年、エキシトンの基礎原理を確立し、励起子の自由な制御を目標とする、安達分子エキシトン工学プロジェクトが科学技術振興機構(JST)の戦略的創造研究推進事業・総括実施型研究(ERATO)に採択されました(研究期間は2019年の3月まで)。本プロジェクトでは、主に有機固体薄膜中における新しい励起子(エキシトン)過程を開拓し、未開拓の分子エキシトン過程を制御することにより新しい光学物性、高性能デバイス、新材料創製を目指します。これらの研究開発により、新しい光物理過程での理論・新材料の創出が進み、有機ELデバイスの基本性能向上や、情報通信用の新しい光源など、従来では実現不可能と考えられていたデバイスの創製、さらには、バイオエレクトロニクスの端緒を築くことが期待されます。本プロジェクトで、新しい概念を拡張しながら「分子エキシトン工学」を確立し、高性能光デバイスを開拓していきます。未来社会で活用される新しい光デバイスの創出を推進していきます。

 

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施設

 

施設と設備

本センターには様々な装置があり、新材料の創出や薄膜・デバイスの特性評価が可能です。30人以上が利用できる合成室や、NMR、TG-DTA、複数の昇華精製装置、9台以上のグローブボックス付きの蒸着装置、電子ビームリソグラフィー、光学測定室XRD装置、紫外・可視・赤外の吸収スペクトル装置、発光分光装置、絶対PL量子収率装置、ストリークカメラ、有機ELや太陽電池やトランジスタの特性評価装置などを保有しています。

ヘッドクォーターと共同研究機関

安達分子エキシトン工学プロジェクトは九州大学伊都キャンパスの最先端有機光エレクトロニクス研究センター(OPERA)を拠点とします。当研究センターは有機エレクトロニクスの開拓のために2010年に設立され、本プロジェクトを中心に研究を行います。九州大学内の研究室、京都大学、早稲田大学を含む学外の研究グループとも共同で研究を進めていきます。

 
 
 
 

研究総括からのメッセージ

有機化合物は本質的にその分子設計の無限の可能性から様々な新機能の発見が期待されます。その一つの大きな可能性が光エレクトロニクスの展開です。 私たちはERATOプロジェクトにおいて、主に有機薄膜デバイスにおける未開拓の励起子過程の解明に迫り、有機半導体レーザー等の新デバイスの創製を目指しています。その過程では、従来の常識を覆す新しい分子がこのプロジェクトから創出されることと確信しています。プロジェクトでは最先端を走れる創造的な国際研究開発チームを確立し、異分野研究者のコラボレーションを通した融合研究やクリエイティブな想像力を発揮できる新しい研究マネージメントへも挑戦していきます。

 

 

 
 

研究グループ

分子設計・合成

エキシトンの性質を理解し利用する上で、分子構造が物性に与える影響を理解し、最適な分子を創造することは非常に重要です。合成・分子設計グループでは、新機構発光材料やシングレットフィッション材料、励起子保存、分子配向などの用途に合わせて量子化学計算および経験則の両面から分子設計を行い、得られた分子の基礎物性を次の材料設計にフィードバックすることで最適な分子の実現と、構造と物性の相関解明を目指します。

応用デバイス

有機分子のエキシトン過程は、用いる材料だけでなく、デバイス構造により制御することが可能です。本研究では、分子エキシトン過程を効率良く制御・利用するために、固体薄膜、液体状態、単結晶などを利用して、新規構造の有機EL、太陽電池、トランジスタ、熱電変換デバイスなどを探索します。最終的には、未開拓の有機半導体レーザーや環境調和型のバイオエレクトロニクスデバイスを実現することを目指します。

物性・解析

有機半導体における励起子の素過程及びその制御は完全に理解はされていません。このグループにおいては、励起子のダイナミクス、分子配向による励起子の制御を可能にする製膜プロセスの開発、励起子のエネルギー移動過程を利用した新規素子の検討、に焦点を絞り研究を行います。

 
 
 

アクセス・問合せ

 

国立大学法人 九州大学
最先端有機光エレクトロニクス研究センター
〒819-0395 福岡市西区元岡744番地 共進化社会システムイノベーション施設
TEL:092-802-6920 FAX:092-802-6921

 

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