研究者情報

原田 潤

准教授

Jun Harada

柔らかい分子性結晶を利用して高性能機能材料を開発する

化学部門 物理化学分野

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研究テーマ

高温で柔粘性結晶となり室温で強誘電性結晶となる柔粘性/強誘電性結晶による,現在主流の含鉛強誘電体を代替・補完可能な,安全で高性能な機能材料の開発

研究分野固体化学, 機能物質化学, 物理化学, 有機化学, 結晶化学
キーワード強誘電体, 圧電体, 焦電体, 柔粘性結晶, 電荷移動錯体, 分子運動, 相転移, 結晶構造

研究紹介

強誘電体は自発的な電気分極を持ち,外部電場によりその分極の向きを反転できる物質です.強誘電体は,分極反転だけでなく,熱や圧力に応答する,焦電性,圧電性など多彩な機能を示します.それらの機能は,不揮発性メモリ,赤外線センサー,圧電素子など様々な用途で活用され,強誘電体は現代のテクノロジーを支える不可欠の電子材料となっています.
私たちは現在,強誘電性を示す分子結晶の開発を中心に研究を行っています.特に,最近注目しているのは,私たちが独自に開発した柔粘性/強誘電性結晶です.この新しい材料は,柔らかい結晶相(柔粘性結晶相)の結晶構造の対称性が高いため,強誘電性の分極方向を3次元的にほぼ自由に変更できます.そのため,多結晶材料でも強誘電体として機能し,粉末を固めたディスクや結晶薄膜でも分極方向を揃えて単結晶に近い分極状態に出来ます.これは,従来の分子性強誘電結晶では出来なかったことです.また,柔粘性/強誘電性結晶は高温で加圧すると,伸びて拡がるので,結晶フィルムを簡単に作製できます.そして,溶媒に溶けるので溶液法で簡単に加工できます.つまり,この柔粘性/強誘電結晶は無機酸化物の高い対称性,有機結晶の溶媒可溶性,ポリマーの柔軟性という,従来の強誘電体材料の長所を兼ね備えているといえます.現在,私たちのグループでは,この柔らかい分子性結晶を用いて,強誘電性,圧電性,焦電性において高い性能を示す材料の開発を目指して研究を行っています.

代表的な研究業績

Plastic/Ferroelectric Crystals with Easily Switchable Polarization: Low-Voltage Operation, Unprecedentedly High Pyroelectric Performance, and Large Piezoelectric Effect in Polycrystalline Forms, J. Harada, Y. Kawamura, Y. Takahashi, Y. Uemura, T. Hasegawa, H. Taniguchi, and K. Maruyama, J. Am. Chem. Soc., 2019, 141, 9349–9357.
Ferroelectricity and Piezoelectricity in Free-Standing Polycrystalline Films of Plastic Crystals, J. Harada, N. Yoneyama, S. Yokokura, Y. Takahashi, A. Miura, N. Kitamura, and T. Inabe, J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 346–354.
Directionally tunable and mechanically deformable ferroelectric crystals from rotating polar globular ionic molecules, J. Harada, T. Shimojo, H. Oyamaguchi, H. Hasegawa, Y. Takahashi, K. Satomi, Y. Suzuki, J. Kawamata, and T. Inabe, Nature Chem., 2016, 8, 946–952.
Molecular Motion, Dielectric Response, and Phase Transition of Charge-Transfer Crystals: Acquired Dynamic and Dielectric Properties of Polar Molecules in Crystals, J. Harada, M. Ohtani, Y. Takahashi and T. Inabe, J. Am.Chem. Soc., 2015, 137, 4477–4486.
Pedal motion in crystals, J. Harada and K. Ogawa, Chem. Soc. Rev., 2009, 38, 2244–2252.

関連産業分野

エレクトロニクス材料
学位博士(理学)
学歴・職歴1992年 東京大学理学部化学科 卒業
1994年 東京大学大学院理学系研究科化学専攻 修士課程修了
1997年 東京大学大学院理学系研究科化学専攻 博士課程修了
1996–1998年 日本学術振興会特別研究員
1998–1999年 科学技術振興事業団研究員
1999–2012年 東京大学大学院総合文化研究科相関基礎科学系 助手・助教
2012年-現職
所属学会日本化学会, 日本結晶学会, 分子科学会, 光化学協会
居室理学部7号館 7-302号室