精密高分子合成で切り拓く
サステナブル有機エレクトロニクス
Precision Polymer Synthesis
for Sustainable Organic Electronics
Research Overview
研究概要
東原研究室では、高分子化学を基盤とした精密分子設計と機能発現制御を中核に、有機エレクトロニクス分野における革新的材料創出を目指した研究を推進しています。特に、縮合的連鎖重合法を活用したブロック共重合体の精密合成技術を基盤とし、π共役高分子や有機半導体材料の設計・創出に取り組んでいます。
現代の材料科学においては、単に物質を合成するだけでなく、「どのような構造を持たせれば、どのような機能が発現するのか」という設計思想が極めて重要です。本研究室では、分子レベルでの構造制御から、ナノスケールでの自己組織化構造形成、さらにはデバイス特性に至るまで、一貫した視点で研究を行っています。
また、有機材料は軽量・柔軟・低コストという特長を持ち、次世代電子デバイスやエネルギー分野において重要な役割を担うと期待されています。一方で、従来の材料では性能と耐久性の両立や環境負荷の低減といった課題も存在しています。本研究室では、これらの課題に対し、分子設計と重合技術の両面からアプローチし、持続可能な材料開発を目指しています。
研究は基礎科学に立脚しつつも、社会実装を強く意識しており、将来的にはIoTデバイス、ウェアラブル機器、医療分野、農業分野などへの応用を視野に入れています。材料を「創る」だけでなく、「社会に活かす」ことまでを見据えた研究を行っている点が、本研究室の大きな特徴です。
At the Higashihara Laboratory, we conduct research aimed at creating innovative materials for organic electronics, with a central focus on precision molecular design and control of functional expression based on polymer chemistry. In particular, we develop precise synthetic methodologies for block copolymers using chain-growth condensation polymerization, and apply these techniques to the design and creation of π-conjugated polymers and organic semiconductor materials.
In materials science, it is not sufficient merely to synthesize substances; rather, it is critically important to establish design principles that clarify how specific molecular structures give rise to desired functions. Our laboratory pursues research from a consistent perspective, spanning precise molecular-level structural control, nanoscale self-assembly, and ultimately device performance.
Organic materials offer advantages such as light weight, mechanical flexibility, and low cost, and are therefore expected to play key roles in next-generation electronic devices and energy-related applications. However, challenges remain, including achieving both high performance and durability, as well as reducing environmental impact. To address these issues, our laboratory approaches material development from both molecular design and polymerization techniques, aiming to realize sustainable materials.
While grounded in fundamental science, our research is strongly oriented toward practical implementation in society. We envision applications in areas such as IoT devices, wearable technologies, healthcare, and agriculture. A distinctive feature of our laboratory is our commitment not only to creating materials, but also to translating them into real-world applications.
Research Achievements
最新研究成果
本研究室では、これまで電気特性と機械的柔軟性を両立する新規材料として、半導体ブロック共重合体エラストマー材料の創出に成功しました。本材料は、ホールや電子を効率よく輸送するπ共役セグメントと、外部応力を緩和する柔軟セグメントとを組み合わせることで、従来の半導体高分子にはない高効率かつ伸縮性の相反する特性を発現しています。
この研究では、分子設計段階から自己組織化挙動を考慮し、ナノスケールで秩序構造を形成させることに成功しました。その結果、電荷移動特性を維持しながら、繰り返しの変形にも耐える高い耐久性を持つ材料が得られています。
本成果は、フレキシブルエレクトロニクスやウェアラブルセンサー、ストレッチャブルデバイスなど、次世代デバイスへの応用が期待されており、有機エレクトロニクス材料設計の新たな指針を提示するものです。最近では、自己修復性や分解性などの機能に着目し、サステナブル社会の実現に向けた次世代有機エレクトロニクス材料分野の開拓に注力しています。
In our laboratory, we have successfully developed elastomeric and semiconducting block copolymer as a new class of materials that simultaneously achieve high electrical performance and mechanical flexibility. By integrating π-conjugated segments that enable efficient hole and electron transport with flexible segments that dissipate external stress, these materials exhibit a unique combination of high charge transport efficiency and stretchability—properties that are typically mutually exclusive in conventional semiconducting polymers.
In this study, self-assembly behavior was incorporated into the molecular design from the outset, leading to the formation of well-ordered nanostructures. As a result, the materials maintain excellent charge transport properties while exhibiting high durability under repeated mechanical deformation.
These results are expected to enable applications in next-generation technologies such as flexible electronics, wearable sensors, and stretchable devices, while also providing new design guidelines for organic electronic materials. More recently, we have been focusing on functionalities such as self-healing and degradability, with the aim of advancing next-generation organic electronic materials for a sustainable society.
Research Results
研究成果
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原著論文
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総説・解説
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著書
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特許
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学会発表等
只今、準備中です。
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Research Keywords
研究キーワード
本研究室の研究領域は、以下のキーワードにより特徴づけられます。
精密重合、縮合的連鎖重合法、ブロック共重合体、π共役高分子、有機薄膜太陽電池、有機薄膜トランジスタ、有機熱電変換、自己組織化、ナノ構造制御、フレキシブルエレクトロニクス、伸縮性半導体材料、環境低負荷型合成、機能性高分子設計、エネルギー変換材料、高屈折率材料、低誘電・低誘電正接材料、鮮度保持材料
これらのキーワードは、相互に密接に関連しており、総合的な材料設計へと結びついています。
The research scope of our laboratory is characterized by the following keywords:
precision polymerization; chain-growth condensation polymerization; block copolymers; π-conjugated polymers; organic photovoltaics; organic thin-film transistors; organic thermoelectric conversion; self-assembly; nanostructure control; flexible electronics; stretchable semiconducting materials; environ-mentally benign synthesis; functional polymer design; energy conversion materials; high-refractive-index materials; low-dielectric-constant and low-dissipation-factor materials; and freshness-preservation materials.
These keywords are closely interrelated and collectively underpin our integrated approach to materials design.
Flexible Devices
Organic solar cells
Environmentally
friendly materials
Key Features of the Laboratory
研究室の特徴（3C）
Clean（環境調和）
本研究室では、環境負荷を低減するための合成プロセス開発を重視しています。従来の重合反応で使用される遷移金属触媒やハロゲン化合物の使用を可能な限り削減し、持続可能な化学プロセスの構築を目指しています。
In our laboratory, we place emphasis on developing synthetic processes that reduce environmental impact. We aim to minimize the use of transition metal catalysts and halogenated compounds commonly employed in conventional polymerization reactions, and to establish sustainable chemical processes.
Controlled（精密制御）
分子量、配列、立体構造などを精密に制御することで、機能を分子レベルから設計します。重合反応のメカニズム理解を基盤に、再現性の高い材料合成を実現しています。
By precisely controlling molecular weight, sequence, and stereostructure, we design material functions at the molecular level. Based on a fundamental understanding of polymerization mechanisms, we achieve highly reproducible material synthesis.
Comfort（生活価値の創出）
最終的な目標は、人々の生活を豊かにする材料の創出です。柔軟性、安全性、軽量性を兼ね備えた材料を開発し、日常生活に寄り添う技術へと展開します。
Our ultimate goal is to create materials that enrich people’s lives. We develop materials that combine flexibility, safety, and lightweight properties, and translate them into technologies that seamlessly integrate into everyday life.
Clean
脱水素重合
脱遷移金属重合
脱ハロゲン重合
バイオ原料使用
Controlled
分子量・分子量分布
位置選択制・鎖末端・分岐構造
結晶配向性・ミクロ相分離
自己組織化
Comfort
有機トランジスタ材料
有機熱電変換材料
有機太陽電池材料
高屈折率材料
低誘電高分子材料
進学希望者へ
For Prospective Students
東原研究室では、主体的に研究に取り組み、自ら課題を設定し解決できる人材を求めています。材料化学、有機合成、高分子科学に興味のある学生にとって、基礎から応用まで幅広く学べる環境が整っています。修士課程・博士課程への進学を前提とした研究指導を行っており、論文執筆や学会発表の機会も豊富に用意されています。研究室見学は随時受け付けておりますので、ぜひ一度実際の研究環境をご覧ください。
The Higashihara Laboratory seeks highly motivated individuals who take initiative in research and are capable of identifying and solving problems independently. We provide an environment where students interested in materials chemistry, organic synthesis, and polymer science can learn broadly, from fundamentals to advanced applications.
We provide research supervision with the expectation that students will advance to the master’s and doctoral programs, and offer abundant opportunities for academic writing and conference presentations. Laboratory visits are welcome at any time, so we encourage you to come and experience our research environment firsthand.
企業の方へ
For Industrial Partners
本研究室では、企業との共同研究・受託研究・学術指導を積極的に推進しています。材料設計、合成、及び材料評価をワンルーフで行う一貫性のある研究体制を有しており、新規材料開発における課題解決に貢献します。産学連携を通じて、研究成果の社会実装を目指しています。
Our laboratory actively promotes collaborative research with industry, contract research, and academic consulting. We maintain an integrated research framework that covers materials design, synthesis, and characterization under one roof, enabling us to effectively address challenges in the development of novel materials. Through industry–academia collaboration, we aim to translate our research outcomes into real-world applications.
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