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【ポイント】

?结合开裂法という独自の合成技术を基盘に、特异な「キラル^注1）X形」の分子形状を有する电子输送材料^注2）を开発した。
?本材料はペロブスカイト太阳电池^注3）の电子输送层として机能し、汎用（はんよう）されるフラーレン系材料に匹敌する性能を示した。
?加えて、同材料は片方のスピン状态を有する电子^注4）だけを选択的に流すことも可能で、次世代スピントロニクス^注5）材料としても期待される。

杏Map大学院工学研究科の福井 識人 准教授らの研究グループは、京都大学化学研究所の若宮 淳志 教授、中村 智也 准教授、梶 弘典 教授、京都大学大学院工学研究科の浦谷 浩輝 助教、東京都立大学大学院都市環境科学研究科の石割 文崇 准教授との共同で、「キラルX形」という特異な分子形状を有する电子输送材料を開発しました。
电子输送材料はさまざまな有機電子デバイスの基本的な構成要素です。特に、次世代太陽電池として期待されるペロブスカイト太阳电池では、溶液塗布によって成膜が可能な电子输送材料が必要です。現在はこのような材料としてフラーレン系電子受容体^注6）が広く用いられています。しかし、フラーレンは材料コストが高いことと分子の設計性が限られていることが課題でした。加えて、近年ではキラルな有機分子が片方のスピン状態を有する電子だけを選択的に流す現象（キラル诱起スピン选択性^注7））を示すことが分かり、次世代スピントロニクスへの応用が期待されています。しかし、優れたスピン選択率を示す电子输送材料は限られており、新材料の探索が求められています。
本研究では、グループが独自に開発した８の字型π共役分子（CBBC）の変換によって新規电子输送材料を開発しました。この电子输送材料は、「キラルX形」という複雑にねじれた分子形状を有するにもかかわらず、分子内結合開裂法という独自の合成技術を基盤として、高価な原料を用いずに、簡便に合成が可能です。重要なことに、今回開発した材料を電子輸送層として含むペロブスカイト太阳电池素子は、汎用されるフラーレン系材料から成る素子に匹敵する光電変換効率^注8）を示しました。さらに、同材料は優れた選択率でキラル诱起スピン选択性を示しました。本成果は、CBBCが电子输送材料の基本骨格として有効であることを実証するものであり、次世代材料を開発する上で重要な技術基盤を与えます。
本研究成果は、2026年8月26日（現地時間）付で国際学術誌『Angewandte Chemie International Edition』に掲載されました。

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【用语説明】

注1）キラル、エナンチオ选択的、光学异性体：
右手と左手のように、镜写しの関係にありつつもそれぞれを重ね合わせることができない性质をキラルという。ここで镜写しの関係にある二つの化合物を光学异性体と呼ぶ。光学异性体のうち片方を化学的に与える合成手法をエナンチオ选択的合成という。
注2）电子输送材料：
固体中において電子を効率的に輸送する材料。苍型有机半导体とも呼ばれる。
注3）ペロブスカイト太阳电池：
ペロブスカイト结晶构造を持つ物质を光电変换层に利用した次世代太阳电池。変换効率を向上させるためには、光电変换层から効率的に电子を抽出する必要があり、そのためには适切な电子输送层をペロブスカイト层の上に成膜させる必要がある。
注4）スピン状态を有する电子：
电子が持つ量子力学的な性质の一つで、小さな磁石のような役割をする固有の角运动量のこと。古典的には、电子が自転していると考えた场合に生じる、上向きと下向きの二つの异なる状态に相当する。
注5）スピントロニクス：
电子の持つ电荷とスピンの両方を同时に利用?制御する技术。省电力半导体や大容量メモリなどの基盘技术として期待される。
注6）フラーレン系电子受容体、フラーレン诱导体(笔颁叠惭)：
フラーレンに対して化学変換を施すことで合成される电子输送材料の総称。代表的な分子はフェニルC61酪酸メチルエステル（PCBM）。
注7）キラル诱起スピン选択性：
CISS（Chirality-Induced Spin Selectivityの略）効果とも言われる。キラルな分子や物質において、電子のスピンの向きによって電流の流れやすさが異なる現象。本研究では、強磁性電極の磁化方向を反転させた際に生じる電流値の差として評価した。
注8）光电変换効率：
太阳电池素子が吸収した太阳光エネルギーのうち电力に変换された割合。

【论文情报】

雑誌名：Angewandte Chemie International Edition
論文タイトル：An X?Shaped Chiral Non?Fullerene n-Type Semiconductor: Application in Perovskite Solar Cells and Chirality?Induced Spin Selectivity
著者：坂本 祐樹（杏Map）、大塚 宏樹（杏Map）、石原 蔵人（京都大学）、Shuang Li（大阪大学）、嶋﨑 愛（京都大学）、原松 恵（京都大学）、平野 純一朗（杏Map）、野上 純太郎（杏Map（当時））、忍久保 洋（杏Map）、浦谷 浩輝*（京都大学）、梶 弘典*（京都大学）、石割 文崇*（東京都立大学）、佐伯 昭紀（大阪大学）、中村 智也*（京都大学）、若宮 淳志*（京都大学）、福井 識人*（杏Map）（*は責任著者）
顿翱滨：10.1002/补苍颈别.9296585

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【研究代表者】