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【本学研究者情报】

〇多元物质科学研究所　教授　芥川智行

【発表のポイント】

• 分子の设计指针が异なる有机半导体^（注1）と有机强诱电体^（注2）、それぞれに必要とされる集合体构造を両立して実现可能な有机分子を开発しました。
• 単一有机分子で、半导体特性と强诱电性の両立をデバイス构造で観测しました。
• 强诱电体の外部电场応答性を利用し、有机半导体デバイスの翱狈/翱贵贵スイッチングを実现しました。次世代高密度メモリへの展开が期待できます。

【概要】

有机材料は、その分子集合様式や分子间に働く様々な相互作用を化学的に制御することによって多彩な机能を引き出すことができます。现在の电子デバイスのほとんどはシリコンに代表される无机材料で作られていますが、有机材料に置き换えることによって、柔らかくて曲げに强い、真空装置がいらない印刷技术で、短时间で製造できるなど様々な利点があります。

研究グループは、高いホール移动度を有する半导体特性を有する有机材料のベンゾチアノベンゾチオフェン（叠罢叠罢）^（注3）骨格に极性水素结合^（注4）ネットワークを导入して强诱电性を発现させ、半导体特性との両立に成功しました。半导体特性と强诱电体特性は、外部电场に対して电流を流す性质と电荷を保持する性质であり互いに相反する物性であることから、その分子设计の指针は异なります。今回これらを両立させることにより、外部电场に応答可能な分子集合体の创製が可能となり、有机半导体特性の翱狈/翱贵贵制御の実现に成功しました。本成果は、次世代有机エレクトロニクスの机能制御のための技术开発に新たな可能性を拓くと期待されます。

本研究の成果は米国現地時間の2024年3月14日、学術誌Journal of the American Chemical Societyにてオンライン掲載されました。

なお本成果は、东北大学多元物质科学研究所 大学院生（大学院工学研究科）の三部宏平氏と芥川智行教授、信州大学学術研究院理学系の武田貴志准教授、新潟大学教育研究院自然科学系の星野哲久特任准教授、京都大学大学院工学研究科の関修平教授と松田若菜博士、東北大学大学院工学研究科の松本祐司教授と丸山伸伍准教授および山本俊介助教、同 大学院生（研究当時）の島田一輝氏と辻田香奈瑛氏らの共同研究によるものです。

図1．分子1の构造．赤：テトラデシルアミド基。青：叠罢叠罢骨格

【用语解説】

注1．半导体：电気を良く通す导体と絶縁体との中间の性质を持つ物质や材料。半导体を材料に用いたトランジスタや集积回路に利用されています。

注2．强诱电体：外部に电场がなくても双极子モーメントが整列しており、かつその方向が外部电场に対して反転できる物质です。双极子モーメントが自発的に整列した状态が强诱电状态でランダムな状态が常诱电体となり、温度により常诱电体－强诱电体相転移を示します。

注3．ベンゾチアノベンゾチオフェン（叠罢叠罢）：2つのチオフェン环と二つのベンゼンが缩环した电子供与体であり、ホールをキャリアとする优れた辫型有机半导体材料として有机エレクトロニクスで用いられています。

注4．极性水素结合：水素结合は、电気阴性度が大きな原子に共有结合で结びついた水素原子が、窒素、酸素、フッ素などの孤立电子対とつくる非共有结合性の引力的相互作用です。极性水素结合は、异なる种类の原子间に位置する水素原子から形成し、双极子モーメントが存在します。

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
东北大学多元物质科学研究所
教授　芥川 智行（あくたがわ ともゆき）
TEL: 022-217-5653
Email: akutagawa*tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
东北大学多元物质科学研究所 広報情報室
TEL: 022-217-5198
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）