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高分子・バイオ材料研究センター
ソフトマターの配列制御と電子・光機能
ソフトマター，複雑流体，プリンテッドエレクトロニクス，自己組織化
概要
文字や写真を印刷するように電子・光デバイスを作製する技術はプリンテッドエレクトロニクスと呼ばれ、大規模かつ複雑化したこれまでのデバイス製造工程を格段に簡易化できると期待されている。こうしたデバイスの高性能化には有機分子やコロイドなどソフトマターと呼ばれる素材の自己組織化を理解し、制御することが求められる。これまでに、コロイド粒子・有機半導体・有機強誘電体などの配列制御に取り組み、塗布型有機トランジスタをはじめとする電子デバイスの高性能化を進めてきた。
新規性・独創性
● 液中での微粒子の運動を調べる実験手法を開発
● 流体力学的相互作用を踏まえた独自の数値シミュレーション手法を開発
● 分子レベルで厚みが均質な有機半導体の結晶を作製する技術を開発
● 駆動電圧２V以下・移動度10 cm2 V-1 s-1以上の有機トランジスタの作製に成功
内容
（左上）コロイド系の自己組織化制御。焦点深度を変えて撮影した顕微鏡像から３次元的な粒子配置を再構成することで、粒子配置の時間変化を追跡した。コロイド結晶やゲル状ネットワークなど粒子間の相互作用を制御することで作り分けができる。
（左下）有機半導体の配列制御。積層方向の長距離秩序化を抑制することで、分子レベルで厚みが均一な単結晶薄膜を作製した。
（右上）金属ナノ粒子の分散・凝集制御と塗布型電極への応用。
（右下）作製した有機トランジスタの典型的な伝達特性。将来的にはフレキシブル・ウェアラブルデバイスに活用できる可能性がある。
まとめ
ソフトマターの軽量性や柔軟性を活かしたデバイスの作製に向けて、コロイド粒子や有機分子の配列制御を進めている。作製した有機トランジスタは良好な性能を示すことを明らかにした。ここで開発した数値シミュレーション手法や薄膜作製技術は、他の流体・界面現象の制御にも有用だと期待される。今後さらなる塗布型材料の開拓を通じて、新たな実験・計算技術の開発を進める。
