タイトル

ナンバリングコード M3MTR-ABXT-2O-Lx2   科目ナンバリングについて
授業科目名 科目区分 時間割 対象年次及び学科
分子機能工学特論    
Molecular Functional Materials
  前期 月3 1~2 工学研究科博士前期課程材料創造工学専攻
講義題目 水準・分野 DP・提供部局
対象学生・
特定プログラムとの対応
 
 
M3MTR ABXT 2O
担当教員 授業形態 単位数 時間割コード
舟橋 正浩[Funahashi Masahiro] Lx 2 944160
DP・提供部局  
ABXT
 
授業形態  
Lx
 
関連授業科目  
 
履修推奨科目  
有機化学Ⅰ・Ⅱ、固体物理学入門、固体物理学
 
学習時間  
講義90分 × 15回 + 自学自習
 
授業の概要  
有機半導体・伝導体中での電気伝導機構、有機半導体の分子設計、有機半導体デバイスの動作原理と特徴、光機能性材料について解説する。有機半導体において、分子凝集状態と電子物性のかかわりについて議論する。光機能性材料として、フォトクロミック材料、液晶を取り上げ、分子一つの光機能と分子集団のマクロな物性の関係について解説する。
 
授業の目的  
近年、有機機能性材料が注目されている。本講義では、有機半導体、有機光機能材料、電気化学素子などについて学ぶ。有機機能性材料の機能発現における、分子の凝集状態制御の重要性を認識する。一つの研究分野が如何にして作られてきたか、また、作られつつあるかを、頭で考えると同時に、その雰囲気に酔うこと。
 
到達目標  
1.有機半導体での電気伝導機構を説明できる
2.有機半導体の分子設計を説明できる
3.分子の凝集状態と物性の関連性を説明できる
4.エレクトロクロミズム、フォトクロミズムを説明できる
 
学習・教育到達目標(工学部JABEE基準)  
 
成績評価の方法と基準  
原則としてホームワーク課題及びレポートで評価する。
 
授業計画並びに授業及び学習の方法  
【授業計画】
第1回:機能性有機材料の概要
    バンド伝導、光吸収過程、分子凝集状態、分子軌道についての復習
    学部での化学・物理・電子工学の復習

第2回:有機半導体の発見
    有機半導体・伝導体の発見と有機電荷移動錯体での電気伝導の特徴を理解する。
    強束縛近似、バンド理論、有機物中での金属伝導、超伝導

第3回:ソフトマター概説
    液晶、ゲルなど分子凝集状態と物性のかかわりについて理解する。
    液晶の光学的な性質、キラリティーによる機能、ディスプレイへの応用、ゲルの構造、
電子機能性ゲル

第4回:分子凝集状態と物性
    アモルファス、結晶、高分子、液晶、ゲルなどの分子凝集構造を理解する。
    長距離秩序と短距離秩序、秩序パラメーター、液晶相と中間相

第5回:有機アモルファス固体、有機結晶での電気伝導
    有機アモルファス半導体、有機結晶の分子設計と電気伝導を理解する。
    ホッピング伝導とディスオーダーモデル、および、バンドモデル

第6回:有機半導体デバイス1
    有機半導体デバイスの動作機構と半導体材料の分子設計について理解する
    電子写真感光体と電解発光素子への応用、有機アモルファス半導体の物性

第7回:有機半導体6 有機半導体デバイス2
    有機半導体デバイスの動作機構と半導体材料の分子設計について理解する
    電界効果型トランジスター、結晶性有機半導体、共役高分子の物性


第6回:有機半導体デバイス1
    有機半導体デバイスの動作機構と半導体材料の分子設計について理解する
    ホール輸送材料と電子輸送材料

第7回:有機半導体デバイス2
    有機半導体デバイスの動作機構と半導体材料の分子設計について理解する
    色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池、ペロブスカイト化合物の応用
  
第8回:有機半導体デバイス3
    有機半導体デバイスの動作機構と半導体材料の分子設計について理解する
    有機半導体の構造化

第9回:ポリチオフェンをめぐる漢たちの熱い戦い1
    ポリチオフェンの合成法と、凝集構造制御、電子デバイスへの応用を理解する。
    高分子化学の復習、共役高分子の合成と物性、regiregularポリチオフェンの合成
    
第10回:ポリチオフェンをめぐる漢たちの熱い戦い2
    ポリチオフェンの合成法と、凝集構造制御、電子デバイスへの応用を理解する
    regiregularポリチオフェンの合成と電子デバイスへの応用、共役高分子の構造化と機能
    
第11回:キャリア移動度の測定手法
    有機半導体の重要な物性パラメーターであるキャリア移動度の測定方法を理解する
    ドリフト移動度とバンド移動度、マイクロ波吸収法、交流インピーダンス法、空間電荷制限
電流、Time-of-Flight法、電界効果型トランジスター、ホール効果

第12回:光機能材料1 フォトクロミズム
    フォトクロミック材料について理解する。光異性化と光吸収
    視覚の分子論的メカニズム、フォトクロミック材料、フォトメカニカル効果、フォトレジスト
    光化学業界の人脈の分析、光化学男塾 

第13回:舟橋研究室におけるソフトマターエレクトロニクス研究の展開
    π電子共役系を組み込んだ液晶材料の電子機能と応用について、学問の創造というものを実感
せよ!
    液晶性半導体、ナノ相分離型液晶性電子機能材料、液晶性混合伝導体、異常光起電力効果
    世話になった方々の思い出と感謝、悪口(建設的批判)

第14回:機能性材料分野での研究不正
    研究不正の原因・対策を物理・化学の視点から再検討する。
    学問の創造とインチキ研究の違いはどこにあるのか、深く考える。
    ベル研での研究不正、小保方騒動
     

第15回:まとめと総括
 
教科書・参考書等  
参考書:
"Electronic Processes in Organic Crystals and Polymers (Oxford Press)M. Pope and C. E. Swenberg,
「ソフトマター入門」(シュプリンガー)I. W. Hamley ほか 福田順一ほか訳
エキスパート応用化学テキストシリーズ「有機機能材料」(講談社) 舟橋正浩ほか
 
オフィスアワー  
講義終了後、あるいは、電子メールで受け付ける。 E-mail: m-funa@eng.kagawa-u.ac.jp
 
履修上の注意・担当教員からのメッセージ  
特になし
 
参照ホームページ  
 
メールアドレス  
 
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