有機‐無機ハイブリッド型光触媒による二酸化炭素還元
キーワード：ハイブリッド　光触媒　二酸化炭素還元
2023.04～2025.06.

有機‐無機ハイブリッド型光触媒の開発
キーワード：界面、有機半導体、無機半導体、光触媒、可視光反応、水分解
2014.01～2021.04.

有機半導体の開発と電界効果トランジスタへの展開
キーワード：有機半導体、トランジスタ
2011.06～2020.04.

先端国際共同研究推進事業 次世代のためのASPIRE「光電解デバイス電極における高速電荷輸送のための有機-無機複合界面に関する国際頭脳循環」
2024.02～2027.03, 代表者：渡邊源規, 九州大学カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 九州大学
水素は有用なエネルギーキャリアとして着目されているが、カーボンニュートラルの観点から、二酸化炭素を非発生、または有用分子へ変換可能な技術に伴った水素生産方法が必要である。太陽光エネルギーを用いて光触媒によって水素を製造する手法は二酸化炭素を排出しない最も理想的な方法であるが、実用化に向けて高い太陽光エネルギー変換効率を示す研究が世界的に加速している。本研究は、可視光・近赤外応答型有機色素・ハライドペロブスカイトや高活性無機材料で形成される界面での電荷分離の高速化による太陽光エネルギー変換効率の向上を目的とし、薄膜成膜技術や助触媒表面処理の実績を有するスイス国チームと国際共同研究を行い、有機・無機界面高速電荷輸送のための薄膜作製並びに放射光による膜構造解析を行う。両国チームによる頭脳循環の促進のための若手研究者の交流研究を通して有機・無機界面科学のネットワーク形成を進める。.

基盤研究C「剥離能を有する色素材料を用いた分散型色素増感複合ナノシートの開発と光触媒応用」
2021.05～2021.05, 代表者：渡邊源規.

International Cooperation Add-on Project, Ministry of Science and Technology (MOST), Taiwan, ‘’Synthesis of higher acenes and their derivatives’’. Jan.1-July.31, 2019
2019.06～2019.06, 代表者：Tahsin J Chow, Motonori Watanabe
本研究では高次アセン類の新規合成法の開発と、その手法を応用した新規アセン類の合成、物性評価、そしてデバイス展開を目的とする。.

挑戦的研究（萌芽） 「脱カルボニル芳香族環反応を利用した一段階シクラセン合成」
2017.04～2019.03, 代表者：渡邊源規, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所
本研究は、シクラセン骨格を形成可能な前駆体を合成し、化学反応に代わる熱・光に よる温和な条件を刺激とした反応により目的となるシクラセンを達成しようとするものである。目的となるシク ラセン骨格の出発原料としてノルボルナジエン骨格を選択したところ、シクラセン骨格の平面伸長構造であるブ ロモヘキサセン前駆体の合成に初めて成功した。しかしながら、本手法では小さな環サイズを有する前駆体を合 成することは難しかったので、ノルボルナジエン-2,3,5,6-テトラジエン体による反応を試みたが、対応するシ クラセン前駆体は合成できなかった。今後は多段階反応によるシクラセン骨格の合成を検討することが課題とな った。.

若手研究(A) 「有機鉄錯体を助触媒とした貴金属フリー光触媒系の開発」
2017.04～2020.03, 代表者：渡邊源規, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所
本研究では水素を生産する酵素ヒドロゲナーゼの鉄錯体構造に注目し、これを模倣した白金に替わる新規有機鉄系助触媒の開発を行い、光触媒に適切に組み込んだ「非貴金属系ハイブリッド光触媒」による水分解水素製造と、白金に変わる新たな鉄系助触媒の有用性を実証する。過去の鉄錯体のスクリーニング並びに有機鉄錯体助触媒を開発し、その物性を明らかにするとともに、無機酸化物と鉄錯体助触媒を組み合わせ、光触媒のモデルを作るこ とを目的とし、研究を行う。.

若手研究(B) 「アルコールに可溶な前躯体を利用した有機半導体材料の開発とセンサーへの展開研究 」
2014.04～2016.03, 代表者：渡邊源規, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所
本研究ではアルコールに可溶な新規有機半導体の前駆体の開発と、これを用いた半導体材料への化学的刺激による変換、並びにこの変換を利用した電荷輸送能の評価と光・化学刺激応答センサーへの展開を行うことを目的とし、アルコール溶解部位の開発と化学刺激により構造変換可能な有機半導体材料の開発を行った。一連の研究により、アルコールに可溶な新規材料としてアルキル鎖修飾ロイコインジゴを見出し、酸素刺激により半導体材料アルキルインジゴへと変換した。この結果を基に得られた新規アルキルインジゴデバイスは酸素－光応答による新規化学センサーへの展開が可能であった。 .

研究活動スタート支援 「新規なアンバイポーラ有機半導体材料の開発に関する研究 」
2013.04～2014.03, 代表者：渡邊源規, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所

本研究ではアンバイポーラ能を有する新規機能性有機色素材料の探索を目的とし、材料の分子設計、開発、並びにその物性研究を目的として行った。研究では、研究者がこれまでに研究を続けてきた、高い正孔輸送能を有する「アセン」骨格に、電子輸送能を有する骨格を組み込むことで新規なアンバイポーラ材料を開発する計画であり、この際、研究の促進を期待して分子計算によるアプローチを行った。理論計算では、材料のエネルギー準位、スペクトルの吸収位置、そして、電荷輸送の際に最も重要なファクターである、分子構造の「再配列エネルギー」を調べることができる。この計算アプローチは本研究を行う九州大学のスーパーコンピュータシステムを利用した。アプローチの結果、数種の骨格導入が、アンバイポーラ能の発現に有用であることが期待された。
例えばアセン骨格の両末端にフラン環を導入した「ジフラノアセン」誘導体では、環縮合数の増加に伴い、正孔・電子輸送の際の再配列エネルギーが減少し、アンバイポーラ能を発現する事が期待された。この結果を元に、実際に材料を合成し、環縮合数が６つであるジフラノテトラセンおよび７つであるジフラノペンタセンの誘導体を新規に合成した。これら化合物群は、結晶・溶液中で、暗室下において非常に安定であり、材料として有用であることが期待された。さらに、環縮小に伴い吸収スペクトルは長波長側へシフトし、エネルギーギャップが狭まることが示唆された。これは実際にサイクリックボルタンメトリーにより確認でき、アンバイポーラ能を持つ可能性が高いことが実験的にも期待された。.

基盤研究C「グラフェンナノリボンの原子配列構造を活用した電子デバイス」
2016.04～2017.03, 代表者：Han Patrick, 東北大学, 東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構
The aim of this proposal is to advance graphene nanoribbon (GNR) fabrication by self-assembly for the purpose of transport-devices fabrication that can elucidate the unique effects of the exact graphene atomic structures on its electromagnetic properties. We have obtained both theoretical and experimental results that are pertinent towards the goal of fabricating the first precise zigzag-edge GNR device, with properties directly accessible from the macroscopic scale. Both these results address the effects of chemical functional groups of the precursor molecules on the length of the final GNR product after self-assembly. We have developed a new mathematical equivalence sampling method to model the assembly of precursor molecules with arbitrary functional groups, to predict the final morphology of the GNR products. We have also used experiments to test the effects of select functional groups on the precursor molecules to determine the actual effects of these functional groups on the morphology of the final GNR products. From these two sets of results, we have elucidated the mechanism of GNR fabrication by self-assembly using select precursor molecules. These results directly contribute to the ultimate goal of this project. .

倉田奨励金「高安定なラジカル性有機半導体材料の開発と有機トランジスタへの応用」
2014.04～2015.03, 代表者：渡邊源規, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所
アセン骨格を１次元に拡張した「高次アセン」類はラジカル性を有し、高い電荷輸送材料と期待されるが、合成の煩雑さ、取り扱いづらさから、研究をデバイスへ応用させた研究は少ない。我々はこれまでに簡便な高次アセンの合成法の開発を行っており、これまで不可能とされてきた高次アセンの合成と４cm2/Vs以上の電荷移動度を有するデバイス作成を達成してきている。近年、化学的に発生させたアセン類のラジカル種は、中性種に比べ安定性が高まるという報告がある。そこで本研究では単離可能でラジカル性を有すると期待される、「ラジカル性高次アセン」の開発と物性研究を行う。これら化合物の物性を明らかにするとともに、これまでの有機材料のトランジスタ性能を凌駕する材料開発を目指す。.

2018年度 日揮・実吉奨学会研究助成金「可視光‐近赤外応答色素ハイブリッド増感型光触媒による革新的水分解系の開発と水素製造」
2018.09～2019.08, 代表者：渡邊源規, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所, 九州大学カーボンニュートラルエネルギー国際研究所
これまでに報告されている幅広い光を吸収できる光触媒の系は、無機材料あるいは、ポルフィリンと呼ばれる、光合成色素を模倣したものに限られた。しかしながら、これらの系は幅広い吸収帯を有するものの、吸収強度は近赤外部分では非常に弱く、その性能は限られていた。本申請では申請者がこれまでに開発してきた色素群に、さらに太陽光のうち５０％光エネルギー源として利用可能な近赤外部分をカバー可能な色素を組み合わせ、より広範囲に太陽光をカバーし、従来に比べて５０％高効率化可能な革新的光→エネルギー変換による水からの水素製造を目指す。.

主要著書

主要原著論文

主要総説, 論評, 解説, 書評, 報告書等

主要学会発表等

所属学会名

学会大会・会議・シンポジウム等における役割

学会誌・雑誌・著書の編集への参加状況

学術論文等の審査