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鈴木 厚志

SUZUKI Atsushi


職名

助教

研究分野・キーワード

有機太陽電池、エネルギー変換材料 有機半導体 電子材料

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http://www.mat.usp.ac.jp/energy/hp

プロフィール

研究課題(研究概要)

無機・有機ハイブリッド型太陽電池の開発
シリコン系太陽電池に代わり、用途、機能性の拡大に伴い、環境調和型有機太陽電池の開発が求められています。我々は有機色素混合系からなる擬固体型色素増感型太陽電池、ポルフィリン系、フタロシニン・C60系有機薄膜太陽電池、無機・有機ハイブリッド型太陽電池を作製し、その光起電力特性を評価しました。p型有機半導体、固体電解質の選択、TiO2の結晶性の調節、界面の微細構造の制御、キャリヤ移動から電子構造に基づいて光伝導機構を明らかにしながら光電変換効率を向上させました。

特異な炭素クラスターや多核金属錯体を利用したNMR量子コンピューターなどの量子情報への応用
NMR量子コンピューターの候補材料として14N@C60内包単層カーボンナノチューブピーポッドが知られています。14N@C60-SWCNTピーポッドの電子構造と磁気的パラメーター(ケミカルシフト、g因子, hfc)をDFT法にて計算予測し、カーボンナノチューブの直径やカイラル構造による中心原子Nの電子密度分布の偏り、NからSWCNTへの電荷移動を明らかにしました。さらに2ビット系として(14N@C60)2-dimmerや(14N@C60)2-SWCNTについても検討を行いました。

ピバリン酸ビニルの乳化重合法による高分子エマルションの合成とその応用  
メディカル分野から高強度の生分解性PVAポリマーゲルの開発が求められています。PVAはポリピバリン酸ビニルからけん化することより得られます。連鎖移動剤を用いながらピバリン酸ビニルの乳化重合を行い、その反応機構を制御することにより重合度、粒子径を調整したポリピバリン酸ビニルエマルションを重合することに成功しました。その動力学的反応機構と粒子形成過程を理論的に検討し、実験よりその妥当性を明らかにしました。

PVAを保護コロイドとしたアクリル系、共役系モノマーの乳化重合とその粒子形成過程
高強度バインダー材料の開発として乳化剤に代わり高分子コロイドであるPVAを利用したエマルションが求められています。我々は高分子コロイドであるPVAを用いたアクリル系モノマーの重合を行い、PVAからの水素引き抜き反応を制御することにより安定なエマションを得ることができました。特に酢酸ビニル系、スチレン系エマルションの安定性の違いとその粒子形成初期過程について動力学的反応機構の解析に基づいて明らかにしました。

スピンクロスオーバー錯体を内包した高分子ミクロスフェアの合成と双安定性挙動
光、温度によって高スピン-低スピン双安定性挙動を示すスピンクロスオーバー錯体を利用した多機能性スイッチング素子の研究・開発が行われています。乳化重合法によりスピンクロスオーバー錯体を内包しながら高分子ミクロスウェアを合成し、100nmの多機能性ナノドットの作製に成功しました。AFMによる粒子形態観察、分光特性、SQUID、ESRなどの磁気的性質、X線回折、電子構造から相転移付近の双安定性挙動について明らかにしました。

研究業績等(概要)
「銅フタロシアニン誘導体LB膜の構造と物性」
フタロシアニン錯体は電気物性、光伝導性、磁気特性として優れた機能を示し、複写機など世界中で広く利用されています。有機半導体、有機FET、太陽電池など有機エレクトロニクス分野の応用のために有機溶媒に溶解する金属フロタシアニン錯体を合成し、LB法によって超薄膜(LB膜)を作製し、表面・内部構造の形態と磁気特性について明らかにしました。

「C60電荷移動錯体の特異な磁性の研究」
C60(カーボンフラーレン)は炭素のみ60個からなるサッカーボール状の分子であり、グラファイト、ダイヤモンドに次ぐ第三の炭素形態としてごく最近、発見された。C60電荷移動錯体を合成し、その特異的な磁性について研究を行ってきた。

「PVAを保護コロイドとしたアクリル系、共役系モノマーの乳化重合とその粒子形成過程」
高強度バインダー材料の開発として乳化剤に代わり高分子コロイドであるPVAを利用したエマルションが求められています。我々は高分子コロイドであるPVAを用いたアクリル系モノマーの重合を行い、PVAからの水素引き抜き反応を制御することにより安定なエマションを得ることができました。特に酢酸ビニル系、スチレン系エマルションの安定性の違いとその粒子形成初期過程について動力学的反応機構の解析に基づいて明らかにしました。

「ピバリン酸ビニルの乳化重合法による高分子エマルションの合成とその応用」  
メディカル分野から高強度の生分解性PVAポリマーゲルの開発が求められています。PVAはポリピバリン酸ビニルからけん化することより得られます。連鎖移動剤を用いながらピバリン酸ビニルの乳化重合を行い、その反応機構を制御することにより重合度、粒子径を調整したポリピバリン酸ビニルエマルションを重合することに成功しました。その動力学的反応機構と粒子形成過程を理論的に検討し、実験よりその妥当性を明らかにしました。

「スピンクロスオーバー錯体を内包した高分子ミクロスフェアの合成と双安定性挙動」
光、温度によって高スピン-低スピン双安定性挙動を示すスピンクロスオーバー錯体を利用した多機能性スイッチング素子の研究・開発が行われています。乳化重合法によりスピンクロスオーバー錯体を内包しながら高分子ミクロスウェアを合成し、100nmの多機能性ナノドットの作製に成功しました。AFMによる粒子形態観察、分光特性、SQUID、ESRなどの磁気的性質、X線回折、電子構造から相転移付近の双安定性挙動について明らかにしました。

「 固体型色素増感型太陽電池、無機・有機ハイブリッド型太陽電池 -環境調和型太陽電池の開発-」
シリコン系太陽電池に代わり、用途、機能性の拡大に伴い、環境調和型有機太陽電池の開発が求められています。我々は有機色素混合系からなる擬固体型色素増感型太陽電池、ポルフィリン系、フタロシニン・C60系有機薄膜太陽電池、無機・有機ハイブリッド型太陽電池を作製し、その光起電力特性を評価しました。p型有機半導体、固体電解質の選択、TiO2の結晶性の調節、界面の微細構造の制御、キャリヤ移動から電子構造に基づいて光伝導機構を明らかにしながら光電変換効率を向上させました。

「特異な炭素クラスターを利用したNMR量子コンピューターなどの量子情報への応用」
NMR量子コンピューターの候補材料として14N@C60内包単層カーボンナノチューブピーポッドが知られています。14N@C60-SWCNTピーポッドの電子構造と磁気的パラメーター(ケミカルシフト、g因子, hfc)をDFT法にて計算予測し、カーボンナノチューブの直径やカイラル構造による中心原子Nの電子密度分布の偏り、NからSWCNTへの電荷移動を明らかにしました。さらに2ビット系として(14N@C60)2-dimmerや(14N@C60)2-SWCNTについても検討を行いました。

出身学校 【 表示 / 非表示

  • 山形大学  工学部  高分子材料工学科  1990年03月

出身大学院 【 表示 / 非表示

  • 山形大学  工学研究科  高分子材料工学専攻  修士課程  1992年03月

  • 総合研究大学院大学  数物科学研究科  機能分子科学専攻  博士課程  1995年03月

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 博士(理学)  総合研究大学院大学  1995年03月

学内職務経歴 【 表示 / 非表示

  • 滋賀県立大学  工学部  材料科学科  助教   2007年04月  - 現在

  • 滋賀県立大学  工学部  材料科学科  助手   1996年04月  - 2007年03月

学外略歴 【 表示 / 非表示

  • 豊田理化学研究所  研究員   1995年04月  - 1996年03月

  • リーハイ大学、エマルション高分子研究所、アメリカ  研究員   2000年06月  - 2001年03月

所属学会 【 表示 / 非表示

  • 応用物理学会  

  • 日本物理学会  

  • 日本化学学会  

  • アメリカ化学学会   

  • 高分子学会  

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研究分野(科研費分類) 【 表示 / 非表示

  • 機能物性化学

  • 薄膜・表面界面物性

  • デバイス関連化学

 

研究テーマ 【 表示 / 非表示

  • シャトル型フタロシアニン金属錯体を利用した有機・無機太陽電池の開発

    太陽電池、有機半導体

  • 特異な炭素クラスターを利用したNMR量子コンピューターなどの量子情報への応用

    カーボンナノチューブ   NMR 量子コンピューター  電子構造  DFT法 ESR

  • 有機太陽電池の作製とその光起電力特性

    太陽電池 有機半導体 

  • 新規色素増感型太陽電池の作製とその特性 

    有機太陽電池 ナノデバイス

  • スピンクロスオーバー錯体を内包した高分子ミクロスフェアの合成と双安定性挙動

    電子デバイス  分子エレクトロニクス

論文 【 表示 / 非表示

  • Formation of Thin Films of Densely Packed [60]FullereneDiaminoethane Adduct Microparticles at a Liquid/Liquid Interface and Their Photoelectrochemical Applications

    Shoto Banya, Tsuyoshi Akiyama, Daisuke Izumoto, Atsushi Suzuki, and Takeo Oku

    The Chemical Society of Japan  Chem. Lett.  44 (4)   489  - 491  2015年01月

    doi.org/10.1246/cl.141153  共著  共同(副担当)

  • Fabrication and characterization of organic solar cells using titanylphthalocyanine as hole transport layer

    Makoto Iwase, Atsushi Suzuki, Tsuyoshi Akiyama, and Takeo Oku

    Wiley  Phys. Status Solidi A  211 (12)   2861  - 2864  2014年08月

    共著  共同(主担当)

  • C60–ethylenediamine adduct thin film as a buffer layer for inverted-type organic solar cells

    Yuji Ono, Tsuyoshi Akiyama, Shoto Banya, Daisuke Izumoto, Jo Saito, Katsuhiko Fujita, Hiroshi Sakaguchi, Atsushi Suzuki and Takeo Oku

    RSC Advances  The Royal Society of Chemistry Advances  4   34950  - 34954  2014年08月

    10.1039/C4RA03965C  共著  共同(副担当)

  • Role of scandium atom in ScxY3−xN@C80(CF3)n (n = 0, 2) on nuclear quadrupole interaction, electric field gradient and asymmetric parameters

    Atsushi Suzuki, Takeo Oku

    Elsevier  Microelectronic Engineering  126 (25)   113  - 117  2014年07月

    共著  共同(主担当)

  • Effect of Au nanoparticle addition to hole transfer layer in organic solar cells based on copper naphthalocyaine and fullerene

    Akihiko Nagata, Takeo Oku, Tsuyoshi Akiyama, Atsushi Suzuki

    ELSEVIER  Progress in Natural Science Materials International  24   179  - 183  2014年06月

    10.1016/j.pnsc.2014.04.002  共著  共同(副担当)

  • Fabrication and Characterization of TiO2/CH3NH3PbI3-based Photovoltaic Devices

    Masahito Zushi, Atsushi Suzuki, Tsuyoshi Akiyama, Takeo Oku

    The Chemical Society of Japan  Chemistry Letter  43 (6)   916  - 918  2014年06月

    共著  共同(副担当)

  • Effect of gold nanoparticle in hole-transport layer on inverted organic thin-film solar cell performance

    Tsuyoshi Akiyama, Takuji Nishida, Taisuke Matsumoto, Hiroshi Sakaguchi, Atsushi Suzuki, Takeo Oku

    Wiley  Physica Status Solidi A  211   1645  - 1650  2014年04月

    共著  共同(副担当)

  • Fabrication and characterization of PCBM:P3HT:silicon phthalocyanine bulk heterojunction solar cells with inverted structures

    Takeo Oku, Satoru Hori, Atsushi Suzuki, Tsuyoshi Akiyama and Yasuhiro Yamasaki

    IOP Science  Japanese Journal of Applied Physics  53   05FJ08-1  - 05FJ08-5  2014年04月

    doi:10.7567/JJAP.53.05FJ08  単著  

    [概要]

    [6,6]-phenyl C61-butyric acid methyl ester and poly(3-hexylthiophene) bulk heterojunction solar cells doped with silicon phthalocyanine (SiPc) were fabricated and characterized. The photovoltaic properties of the solar cells with an inverted structure were improved by the SiPc addition, which were investigated on the bases of current density–voltage characteristics, incident photon to current conversion efficiency, and internal quantum efficiency. The solar cell with the inverted structure also showed good stability in air compared with the normal stacking devices. The microstructure of the solar cells was investigated by X-ray diffraction and transmission electron microscopy, and the carrier separation and transfer of the solar cells were discussed.

  • Electronic structures and magnetic properties of Sc4O2@C80(CF3)n (n = 2 and 4)

    Yuma Abe, Atsushi Suzuki and Takeo Oku

    IOP Science  Japanese Journal of Applied Physics  53   05FN02  - 05FN05  2014年04月

    doi:10.7567/JJAP.53.05FN02  共著  共同(主担当)

    [概要]

    The electronic structures and magnetic properties of endohedral metallofullerenes based on an encapsulated scandium oxide cluster of Sc4O2 within a C80 fullerene cage with the trifluoromethyl group CF3 were studied for nuclear magnetic resonance (NMR) quantum computers for the control of nuclear spin gates. The effects of the trifluoromethyl group with the fullerene cage on electronic structures and magnetic properties were investigated by quantum calculation using the density function theory. The addition of the substituent group CF3 on Sc4O2@C80(CF3)4 caused asymmetrical electronic structures and magnetic parameters with a widely separated chemical shift of 13C, 45Sc, and 17O-NMR. The isotropic A-tensor in the hyperfine coupling constant of ScII atoms in the Sc4O2@C80(CF3)2 cation radical originated from the electron density distribution localized on the s-orbital in Sc atoms. The spin–lattice relaxation time of 45Sc in the Sc4O2@C80(CF3)2 cation was calculated to be 72 µs, which can be applied to the use of nuclear spins as quantum bits in NMR quantum computers.

  • Electronic structures and magnetic properties of Sc2YN@C80(CF3)2 dimer

    Atsushi Suzuki and Takeo Oku

    IOP Science  Japanese Journal of Applied Physics  53   05FN02  - 05FN05  2014年04月

    doi:10.7567/JJAP.53.05FN01  共著  共同(主担当)

    [概要]

    Electronic structures and magnetic properties of a Sc2YN@C80(CF3)2 dimer, a Sc3N@C80(CF3)2 dimer, and Sc2YN@C80(CF3)2 were investigated by quantum calculation using the density functional theory. The effect of the perturbation of dimerization on the electronic structure was based on the distorted molecular structure of the electron density distribution with an s,p,d-hybrid orbital at decreasing energy levels near the highest occupied molecular orbital (HOMO) and lowest unoccupied molecular orbital (LUMO). Magnetic parameters of the isotropic chemical shifts of 14N, 45Sc, and 13C-NMR in 14N, 45Sc, and 13C atoms on the fullerene cage were calculated. The chemical shifts of 45Sc and 14N atoms in a dimer were due to the dipole–dipole and nuclear quadrupole interactions generated by an electrostatic potential with a slight modified electron density distribution and an atomic charge around a nucleus.

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著書 【 表示 / 非表示

  • Microstructures and Photovoltaic Properties of C60-Based Solar Cells with Copper Oxides, CuInS2, Phthalocyanines, Porphyrin, Diamond and Exciton-Diffusion Blocking Layer

    Takeo Oku, Akihiro Takeda, Akihiko Nagata, Ryosuke Motoyoshi, Kazuya Fujimoto, Tatsuya Noma, Atsushi Suzuki, Kenji Kikuchi, Tsuyoshi Akiyama, Balachandran Jeyadevan, Jhon Cuya, Yasuhiro Yamasaki and Eiji Ōsawa

    Bentham eBooks  42p  2015年01月

    単行本(学術書)  共著

  • Solar Power: Technologies, Environmental Impacts and Future Prospects

    T. Oku, N. Kakuta, K. Kobayashi, A. Suzuki

    Nova Science Publishers, Inc.  12p  2014年09月

    単行本(学術書)  共著

  • Fabrication and characterization of C60-based solar cells with phthalocyanine, poly-vinylcarbazole and germanium bromide

    Takeo Oku and Atsushi Suzuki

    Nova Science Publishers, Inc.  12p  2013年05月

    単行本(学術書)  共著

  • Dye-Sensitized Solar Cells and Solar Cell Performance

    T. Oku, R. Motoyoshi, A. Takeda, A. Nagata, T. Noma, A. Suzuki, K. Kikuchi, S. Kikuchi, B. Jeyadevan, J. Cuya

    Nova Science Publishers, Inc.  19p  2011年12月

    単行本(学術書)  共著

  • Thin-film solar cells

    T. Oku, A. Suzuki, K. Kikuchi, N. Kakuta, R. Motoyoshi, K. Nomura, A. Kawashima, Y. Hayashi, T. Soga

    Nova Science Publishers, Inc.  14p  2011年07月

    単行本(学術書)  共著

  • Electronic Properties of Carbon Nanotubes

    Atsushi Suzuki, Takeo Oku

    InTech Open Access Publisher  23p  2011年07月

    単行本(学術書)  共著

総説・解説記事 【 表示 / 非表示

  • Electronic Structure and Magnetic Properties of N@C60-SWCNT

    Atsushi Suzuki, Takeo Oku

    InTech Open Access Publisher  Electronic Properties of Carbon Nanotubes  1   423  - 446  2011年07月

     共著  共同(主担当)

  • 新材料創製と応用 「酸化物・炭素系太陽電池の作製と評価」

    奥健夫、元吉良輔、角田成明、永田明彦、武田暁洋、藤本和成、鈴木厚志、秋山毅、菊地憲次

    化学工業社  ケミカルエンジニヤリング  56 (5)   357  - 363  2011年05月

     共著  共同(副担当)

  • [ポリマー粒子の最前線]特集号「PVA保護コロイドラテックスの現状」

    鈴木厚志、岡谷卓司

    社団法人 日本ゴム協会  日本ゴム協会誌  79   67  - 72  2005年04月

     共著  共同(副担当)

  • 特集 革新的先進材料の開発と応用 「次世代太陽電池材料」

    奥健夫、図師將仁、金山勝人、中川純也、吉田和巳、鈴木厚志、秋山毅、堀聖、松本泰輔、室園幹夫、金森洋一、山崎康弘、山田昌弘、福西佐季子、髙野一史

    化学工業社  ケミカルエンジニヤリング   59 (12)   25  - 35  2014年12月

     共著  共同(副担当)

会議での講演 【 表示 / 非表示

  • フラーレン-エチレンジアミンから成るフラーレン微粒子膜の簡便な作製と 光電気化学応用

    日本化学学会 第95春季年会  2015年03月

  • 逐次電解重合によるポルフィリン-ポリチオフェン階層複合膜の作製と光電気化学特性

    日本化学学会 第95春季年会  2015年03月

  • ペロブスカイト構造化合物系太陽電池の作製と特性評価

    第3回講演会 「関西発グリーンエレクトロニクス研究の進展」  2015年02月

  • ポリシランホール輸送層を用いたペロブスカイト系太陽電池の評価

    第3回講演会 「関西発グリーンエレクトロニクス研究の進展」  2015年02月

  • シャトル型フタロシアニン系太陽電池の作製と評価

    第3回講演会 「関西発グリーンエレクトロニクス研究の進展」  2015年02月

  • Fabrication and Characterization of Perovskite based Solar Cells using Lead Phthalocyanine as Hole Transport Layer

    4th Annual International Conference on Sustainable Energy and Environmental Sciences (SEES 2015)  2015年02月

  • Electronic Structures and Magnetic Properties of Shuttle Cock-Type of Phthalocyanine

    4th Annual International Conference on Sustainable Energy and Environmental Sciences (SEES 2015)  2015年02月

  • Electronic Structures and Magnetic Properties of Vanadyl -based Decker Phthalocyanines: Characterization of Nuclear Spin Dynamics

    KANSAI Nanoscience and Nanotechnology Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium  2014年12月

  • Fabrication and characterization of perovskite -based solar cells using metal phthalocyanines as hole transport layers

    KANSAI Nanoscience and Nanotechnology Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium  2014年12月

  • Fabrication and characterization of P3HT:PCBM-based organic thin film solar cells with zinc phthalocyanine additive

    KANSAI Nanoscience and Nanotechnology Handai Nanoscience and Nanotechnology International Symposium  2014年12月

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受賞学術賞 【 表示 / 非表示

  • ベストポスター賞

     Effects of chiral index on magnetic propeties of N@C60, C59N and (N@C60)2 within single-walled carbon nanotube as peapods  国際学会・会議・シンポジウム等の賞  The Fifth General Meeting of ACCMS-VO  共同(主担当)  2010年12月

  • Excellent Poster Awards

     Fabrication and characterization of the organic solar cells of porphyrin and fullerene  国際学会・会議・シンポジウム等の賞  Chinese Materials Research Society  共同(主担当)  2010年09月

研究シーズ 【 表示 / 非表示

  • 次世代型有機薄膜太陽電池の研究と開発、炭素クラスターを利用したNMR量子コンピューターへの応用

 
 

学部講義等担当 【 表示 / 非表示

  • 分析・環境化学実験

  • 人間探求学