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Systematic investigation of heterogeneous interfacial charge transfer using single-molecule spectroscopy

Research Project

Project/Area Number 15K05398
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionRikkyo University

Principal Investigator

Mitsui Masaaki  立教大学, 理学部, 教授 (90333038)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2015: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Keywords単一分子分光 / ヘテロ界面 / 電荷移動 / 単一分子蛍光分光 / 四重極子色素 / 色素増感太陽電池 / 固体 / 変換効率 / 増感剤 / ブリンキング / アントラセン / 有機色素 / 光電変換 / 蛍光ブリンキング / 電子移動 / 酸化チタン / 蛍光 / 色素
Outline of Final Research Achievements

Charge transfer dynamics under interfaces and film environments were investigated using single-molecule spectroscopy as follows:
1) Photoblinking of single perylenediimide dyes in a poly(methylmethacrylate) (PMMA) film was investigated. We examined the bin-time dependencies of the cumulative distribution functions (CDF) of the on-time and off-time durations. The dispersive kinetics of on-time were attributed to radical ion pair ISC in PMMA. A simulation study revealed that the off-time CDF included power-law kinetics of charge hopping in the polymer. 2) Using a scanning MLE-KS method for a photoblinking analysis revealed multiple competitive kinetic processes at the interfaces between an Atto647N dye and TiO2. The injected electron from an excited dye to a trap state in TiO2 migrates due to trap-to-trap hopping, which follows power law kinetics, while the subsequent charge recombination between the oxidized dye and the injected electron follows log-normal kinetics.

Report

(4 results)
  • 2017 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (41 results)

All 2017 2016 2015 Other

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (31 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Geometric and electronic properties of Si-atom doped Al clusters: robustness of binary superatoms against charging2017

    • Author(s)
      Akutsu Minoru、Koyasu Kiichirou、Atobe Junko、Miyajima Ken、Mitsui Masaaki、Tsunoyama Hironori、Nakajima Atsushi
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      Volume: 19 Issue: 31 Pages: 20401-20411

    • DOI

      10.1039/c7cp03409a

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    • Author(s)
      Masaaki Mitsui, Hiroki Fukui, Ryoya Takahashi, Yasushi Takakura, Toshinari Mizukami
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 121 Issue: 8 Pages: 1577-1586

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.6b11353

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    • Author(s)
      Masaaki Mitsui, Aki Unno, Kyosuke Mori
    • Journal Title

      Chemistry Letters

      Volume: 46 Issue: 6 Pages: 866-869

    • DOI

      10.1246/cl.170127

    • NAID

      130005689353

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      Colin Harthcock, Jie Zhang, Wei Kong, Masaaki Mitsui, Yasuhiro Ohshima
    • Journal Title

      The Journal of Chemical Physics

      Volume: 146 Issue: 13 Pages: 134311-134311

    • DOI

      10.1063/1.4979631

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      Masaaki Mitsui, Aki Unno, Syun Azechi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 120 Issue: 28 Pages: 15070-15081

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b04114

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      Y. Takaki, R. Ozawa, T. Kajitani, T. Fukushima, M. Mitsui, K. Kobayashi
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      Chemistry A European Journal

      Volume: 22 Issue: 47 Pages: 16760-16764

    • DOI

      10.1002/chem.201603627

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      Masaaki Mitsui, Koji Higashi, Yohei Hirumi, Kenji Kobayashi
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      The Journal of Physical Chemistry A

      Volume: 120 Issue: 42 Pages: 8317-8325

    • DOI

      10.1021/acs.jpca.6b08734

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      Masaaki Mitsui, Yuya Kawano, Kyosuke Mori, Naoto Wakabayashi
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 31 Issue: 25 Pages: 7158-7165

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.5b01581

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      第35回固体・表面光化学討論会
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      室蘭工業大学(北海道室蘭市)
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      2016-11-21
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      神戸ファッションマート(兵庫県神戸市)
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      2016-09-13
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      東京大学駒場第一キャンパス(東京都目黒区)
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      2016-09-06
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      2016年光化学討論会
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      東京大学駒場第一キャンパス(東京都目黒区)
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      2016-09-06
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    • Year and Date
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      廣口 瑛一、井上 翔太、小林 健二、三井正明
    • Organizer
      第5回CSJ 化学フェスタ2015
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      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2015-10-13
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      森 京介、三井 正明
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      第5回CSJ 化学フェスタ2015
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      タワーホール船堀(東京都江戸川区)
    • Year and Date
      2015-10-13
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      http://www2.rikkyo.ac.jp/web/MITSUI/Lab.HP/index.html

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Published: 2015-04-16   Modified: 2019-03-29  

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