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ナノイオニクスに基づく有機無機ペロブスカイトヘテロ構造の動的形成と1粒子反応解析

研究課題

研究課題/領域番号 18H01944
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分32010:基礎物理化学関連
研究機関神戸大学

研究代表者

立川 貴士  神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 准教授 (20432437)

研究分担者 坂本 雅典  京都大学, 化学研究所, 准教授 (60419463)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
14,300千円 (直接経費: 11,000千円、間接経費: 3,300千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2019年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2018年度: 7,540千円 (直接経費: 5,800千円、間接経費: 1,740千円)
キーワード有機無機ペロブスカイト / ナノイオニクス / 単一粒子分光 / イオン交換反応 / 電荷移動 / 光化学
研究成果の概要

有機無機ペロブスカイトは次世代の太陽電池・発光デバイス材料として注目されている。一方で、結晶中のハロゲン化物イオンは室温でも動き回ることが知られており、この高い柔軟性がデバイス性能に及ぼす影響は十分に理解されていない。本研究では、ペロブスカイトナノ結晶のハロゲン組成を形状と発光効率を維持したまま変換することに成功した。また、1粒子発光観測などから、発光挙動や結晶構造が時々刻々と変わる様子をとらえ、イオン組成を制御するための指針を獲得した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機無機ペロブスカイトナノ結晶で観測された構造変換過程は、イオン交換に基づくナノ材料合成プロセスの理解に加え、コア-シェル構造など、多様な構造を有するイオン性ナノ結晶の設計および合成指針の確立に有用である。また、有機無機ペロブスカイトの構造柔軟性はデバイスの耐久性低下などネガティブな印象があるが、この特徴を積極的に活かすことで、環境や外部刺激に応答する新しい機能性材料やデバイスへの応用展開が期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件、 招待講演 11件)

  • [雑誌論文] Formation of Mixed‐Valence Luminescent Silver Clusters via Cation‐Coupled Electron‐Transfer in a Redox‐Active Ionic Crystal Based on a Dawson‐type Polyoxometalate with Closed Pores2021

    • 著者名/発表者名
      Haraguchi Naoya、Okunaga Tomoki、Shimoyama Yuto、Ogiwara Naoki、Kikkawa Soichi、Yamazoe Seiji、Inada Miki、Tachikawa Takashi、Uchida Sayaka
    • 雑誌名

      European Journal of Inorganic Chemistry

      巻: 2021 号: 16 ページ: 1531-1535

    • DOI

      10.1002/ejic.202100101

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In Situ Exploration of the Structural Transition during Morphology‐ and Efficiency‐Conserving Halide Exchange on a Single Perovskite Nanocrystal2020

    • 著者名/発表者名
      Karimata Izuru、Tachikawa Takashi
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 60 号: 5 ページ: 2548-2553

    • DOI

      10.1002/anie.202013386

    • NAID

      120006954046

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultra‐Narrow Depletion Layers in a Hematite Mesocrystal‐Based Photoanode for Boosting Multihole Water Oxidation2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zhujun、Nagashima Hiroki、Tachikawa Takashi
    • 雑誌名

      Angewandte Chemie International Edition

      巻: 59 号: 23 ページ: 9047-9054

    • DOI

      10.1002/anie.202001919

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Unraveling Hidden Correlations between Molecular Diffusivity and Reactivity in Ruthenium Complex-Modified Mesoporous Silica2020

    • 著者名/発表者名
      Watase Tatsuya、Sohmiya Minoru、Zhang Zhujun、Kobori Yasuhiro、Tachikawa Takashi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 124 号: 39 ページ: 21502-21511

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.0c06190

    • NAID

      120006897896

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] TiO2 superstructures with oriented nanospaces: a strategy for efficient and selective photocatalysis2020

    • 著者名/発表者名
      Yuta Murakami, Takashi Kamegawa, Yasuhiro Kobori, Takashi Tachikawa
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 12 号: 11 ページ: 6420-6428

    • DOI

      10.1039/c9nr10435f

    • NAID

      120006840185

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structural Dynamics of Lipid Bilayer Membranes Explored by Magnetic Field Effect Based Fluorescence Microscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Manabu Sakurai, Yasuhiro Kobori, Takashi Tachikawa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry B

      巻: 123 号: 50 ページ: 10896-10902

    • DOI

      10.1021/acs.jpcb.9b09782

    • NAID

      120006777093

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Charge Carrier Dynamics in Sr-Doped NaTaO3 Photocatalysts Revealed by Deep Ultraviolet Single-Particle Microspectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Seigo Mizutani, Izuru Karimata, Longjie An, Takamasa Sato, Yasuhiro Kobori, Hiroshi Onishi, Takashi Tachikawa
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 20 ページ: 12592-12598

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b01929

    • NAID

      120006645702

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interfacial oxygen vacancies yielding long-lived holes in hematite mesocrystal-based photoanodes2019

    • 著者名/発表者名
      Zhang Zhujun、Karimata Izuru、Nagashima Hiroki、Muto Shunsuke、Ohara Koji、Sugimoto Kunihisa、Tachikawa Takashi
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 4832-4832

    • DOI

      10.1038/s41467-019-12581-z

    • NAID

      120006764480

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transient Electron Spin Polarization Imaging of Heterogeneous Charge-Separation Geometries at Bulk-Heterojunction Interfaces in Organic Solar Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Kobori Yasuhiro、Ako Takumi、Oyama Shinya、Tachikawa Takashi、Marumoto Kazuhiro
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 22 ページ: 13472-13481

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b02672

    • NAID

      120006709590

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanistic Insights into Photochemical Reactions on CH3NH3PbBr3 Perovskite Nanoparticles from Single-Particle Photoluminescence Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Kimura Yuki、Karimata Izuru、Kobori Yasuhiro、Tachikawa Takashi
    • 雑誌名

      ChemNanoMat

      巻: 5 号: 3 ページ: 340-345

    • DOI

      10.1002/cnma.201800569

    • NAID

      120006599192

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid Formation of Small Mixed-Valence Luminescent Silver Clusters via Cation-Coupled Electron-Transfer in Redox-Active Porous Ionic Crystal Based on Dodecamolybdophosphate2019

    • 著者名/発表者名
      S. Uchida, T. Okunaga, Y. Harada, S. Magira, Y. Noda, T. Mizuno, T. Tachikawa
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 11 号: 12 ページ: 5460-5466

    • DOI

      10.1039/c9nr00103d

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Efficient and versatile mechanochromic luminescence of phenanthroimidazolylbenzothiadiazoles: tricolor switching and directional control over the chromism2019

    • 著者名/発表者名
      Sayaka Nagai, Maho Yamashita, Takashi Tachikawa, Takashi Ubukata, Masatoshi Asami, Suguru Ito
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry C

      巻: 7 号: 17 ページ: 4988-4998

    • DOI

      10.1039/c9tc00157c

    • NAID

      120006643660

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Several Orders of Magnitude Difference in Charge-Transfer Kinetics Induced by Localized Trapped Charges on Mixed-Halide Perovskites2018

    • 著者名/発表者名
      Karimata Izuru、Ohta Kaoru、Kobori Yasuhiro、Tachikawa Takashi
    • 雑誌名

      ACS Applied Materials & Interfaces

      巻: 10 号: 43 ページ: 37057-37066

    • DOI

      10.1021/acsami.8b13346

    • NAID

      120006541927

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 刺激応答構造変化の1粒子発光イメージング2021

    • 著者名/発表者名
      立川貴士
    • 学会等名
      日本化学会 第101春季年会 (2021)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一分子・単一粒子蛍光顕微鏡を用いた光触媒反応のその場観測2021

    • 著者名/発表者名
      立川貴士
    • 学会等名
      光機能材料研究会第81回講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 単一分子・単一粒子蛍光顕微鏡を用いた光触媒反応のその場観測2020

    • 著者名/発表者名
      立川貴士
    • 学会等名
      第30回キャラクタリゼーション講習会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 太陽光水分解システムにおける 高効率光アノードの設計指針2020

    • 著者名/発表者名
      張主軍、立川貴士
    • 学会等名
      2020年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 刺激応答構造変化の1粒子発光観測2020

    • 著者名/発表者名
      立川貴士
    • 学会等名
      日本化学会 第100春季年会(2020)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Mesocrystalline Photoanodes for Efficient Water Splitting2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tachikawa
    • 学会等名
      International Conference on Photocatalysis and Photoenergy 2019 (ICoPP 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 光エネルギー変換反応の単一粒子・単一分子発光イメージング2019

    • 著者名/発表者名
      立川貴士
    • 学会等名
      東京工業大学講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Development of Mesocrystal-Based Photoanodes for Efficient Solar Water Splitting2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tachikawa
    • 学会等名
      Indo-Japan workshop Frontiers in Molecular Spectroscopy: From Fundamentals to Applications in Chemistry and Biology
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-Particle Photoluminescence Imaging of Organolead Mixed-Halide Perovskites2019

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tachikawa
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Soft Crystals
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ヘマタイトメソ結晶光電極の開発2019

    • 著者名/発表者名
      立川貴士
    • 学会等名
      第38回 固体・表面光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Hematite mesocrystals with abundant interfacial oxygen vacancies for efficient solar water splitting2019

    • 著者名/発表者名
      張主軍
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Fluorescence imaging of magnetic field effects on organic long persistent luminescence2019

    • 著者名/発表者名
      櫻井学
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Single-Particle Emission Observation of Ruthenium Dye-Adsorbed Mesoporous Silica2019

    • 著者名/発表者名
      渡瀬達也
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] イオンダイナミクスが誘起する有機鉛ペロブスカイトの単一粒子発光スイッチング2019

    • 著者名/発表者名
      狩俣出
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] メカノクロミック発光性色素における刺激応答構造変化の蛍光顕微鏡観測2019

    • 著者名/発表者名
      山下真帆
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] ハロゲン混合型有機無機ペロブスカイトにおける光誘起相分離2019

    • 著者名/発表者名
      坂本萌里
    • 学会等名
      2019年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 光エネルギー変換プロセスの単一分子・単一粒子発光観測2018

    • 著者名/発表者名
      立川貴士
    • 学会等名
      日本分光学会 関西支部 平成30年度 第2回講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Single-molecule, single-particle study toward development of efficient photocatalysts2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tachikawa
    • 学会等名
      Indo-Japan mini-workshop Frontiers in Molecular Spectroscopy: From Fundamentals to Applications in Chemistry and Biology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of Hierarchical Superstructures for Efficient Photocatalysis2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tachikawa
    • 学会等名
      2018 Taiwan-Japan Bilateral Symposium on Green Energy
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] メソ結晶光触媒の開発と単一分子・単一粒子研究2018

    • 著者名/発表者名
      立川貴士
    • 学会等名
      IEEE EPSイブニングミーティング
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Correlated dynamics of photogenerated charges and ions in organolead mixed-halide perovskites2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tachikawa
    • 学会等名
      27th IUPAC International Symposium on Photochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 混合ハロゲン化物ペロブスカイトにおける電荷キャリアダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      立川貴士
    • 学会等名
      2018年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Development of Hierarchical Mesocrystals for Efficient Photocatalysis2018

    • 著者名/発表者名
      Takashi Tachikawa
    • 学会等名
      10th Asian Photochemistry Conference (APC2018)
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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