自己組織化強誘電ポリマー球体内への二次高調波の閉じ込めと増幅

• Project/Area Number: 16J00934
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 岡田 大地 筑波大学, 数理物質科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000); Fiscal Year 2018: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2017: ¥600,000 (Direct Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2016: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: 有機微小レーザー / 分子集合 / 発光色変調 / 光スイッチ / 共振器集積化 / 波長変調 / 光メモリーアレイ / レーザー / 有機混晶 / 自己組織化 / 強誘電ポリマー / 第二次高調波 / Whispering Gallery Mode / 光共振器 / マイクロレーザー / 共鳴発光

Outline of Annual Research Achievements

本年度は、第１に異なるユニット数を持つ炭素架橋フェニレンビニレンオリゴマー2種類を用いた有機共結晶のレーザー特性に関する研究を行い、そのレーザー発振特性の変調性、エネルギー移動ダイナミクスの詳細な検討、また基板表面の変化による構造体の異なる結晶成長についてより詳細に検討を行った。有機共結晶を用いた初めてのレーザー発振波長変調の系であり、本研究はAmerican chemical societyのNano Letter誌に論文として発表を行った。
第2にホウ素錯体であるBODIPY分子の分子集合とそれらのマイクロ結晶が示す特異な発光特性について評価を行った。これらの発光特性を時間分解分光やマイクロ波伝導度測定を行うことで、発光色変化の原因の追究を行った。その結果、発光色変化は、無機半導体に類似した結晶中にあるわずかなキャリアトラップサイトが寄与していることが明らかになった。これらの成果は、American chemical society誌のJournal of physical chemistry C誌に受理され、また表紙として選出された。
第3に光異性化分子を用いた、スイッチング可能な光共振器開発とその大面積アレイ化およにディスプレイ応用に関する研究を行った。本年度はとりわけ、大面積アレイ化とディスプレイ応用に向け力を注いだ。その結果、親水性-疎水性にマイクロパターニングを施した基板を用いて、その基板表面上で自己組織化を行うことで、半球状の光共振器をマイクロスケールにて、cm2スケールの基板上全体に作成することに成功した。また光異性化も可能であるため発光のOn/Offも可能であり、光によりシンボルや絵を描くことができる。本研究は現在論文投稿中である。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Duisburg-Essen大学/ライプニッツ光科学研究所(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] Strasbourg大学(フランス)
• [Int'l Joint Research] Leibniz Institute of Photonic Technology/Duisburg-Essen University(Germany)
• [Int'l Joint Research] Strasbourg University, ISIS(France)
• [Int'l Joint Research] Duisburg-Essen大学 物理/ライプニッツ研究所(ドイツ)
• [Journal Article] Polychromatic Photoluminescence of Polymorph Boron Dipyrromethene Crystals and Heterostructures (2019)
  • Author(s): Aswin Asaithambi, Daichi Okada, Gunther Prinz, Hiroyasu Sato, Akinori Saeki, Takashi Nakamura, Tatsuya Nabeshima, Yohei Yamamoto, Axel Lorke*
  • Journal Title: J. Phys. Chem. C Volume: 123 Issue: 8 Pages: 5061-5066
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b09202
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] π-Electronic Cocrystal Microcavities with Selective Vibronic-Mode Light Amplification: Toward Forster Resonance Energy Transfer Lasing (2018)
  • Author(s): Daichi Okada, Stefano Azzini, Hiroki Nishioka, Anna Ichimura, Hayato Tsuji, Eiichi Nakamura, Fumio Sasaki, Cyriaque Genet, Thomas W. Ebbesen, Yohei Yamamoto*
  • Journal Title: Nano Lett. Volume: 18 Issue: 7 Pages: 4396-4402
  • DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b01442
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Energy Transfer-Assisted Whispering Gallery Mode Lasing in Conjugated Polymer/ Europium Hybrid Microsphere Resonators (2018)
  • Author(s): Zakarias S. Ngara, Daichi Okada, Osamu Oki, Yohei Yamamoto*
  • Journal Title: Chem. Asian J. Volume: 0000 Issue: 10 Pages: 0000-0000
  • DOI: 10.1002/asia.201801219
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Low-Threshold Whispering Gallery Mode Lasing from Self-Assembled Microspheres of Single-Sort Conjugated Polymers (2017)
  • Author(s): Soh Kushida, Daichi Okada, Fumio Sasaki, Zhan-Hong Lin, Jer-Shing Huang, Yohei Yamamoto
  • Journal Title: Adv. Opt. Mater. Volume: 5 Issue: 10 Pages: 1700123-1700123
  • DOI: 10.1002/adom.201700123
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Low-Threshold Whispering Gallery Mode Lasing from Self-Assembled Microspheres of Single-Sort Conjugated Polymers (2017)
  • Author(s): Soh Kushida, Daichi Okada, Fumio Sasaki, Zhan-Hong Lin, Jer-Shing Huang, Yohei Yamamoto
  • Journal Title: Advanced Optical Materials Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Fabrication of Polymer Microspheres for Optical Resonator and Laser Applications (2017)
  • Author(s): Yohei Yamamoto, Daichi Okada, Soh Kushida, Osamu Oki, Zakarias Seba Ngara
  • Journal Title: Journal of visualized experiments Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Color-Tunable Resonant Photoluminescence and Cavity-Mediated Multistep Energy Transfer Cascade (2016)
  • Author(s): D. Okada, T. Nakamura, D. Braam, T. D. Dao, S. Ishii, T. Nagao, A. Lorke, T. Nabeshima, Y. Yamamoto
  • Journal Title: ACS Nano Volume: 10 Issue: 7 Pages: 7058-7063
  • DOI: 10.1021/acsnano.6b03188
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 光スイッチ・波長変調を可能とする自己組織化マイクロ共振器 (2019)
  • Author(s): 岡田大地、森本正和、入江正浩、Jer-Shing Huang、佐々木史雄、石井智、長尾忠昭、Stefano Azzini、Thomas Ebbesen、Cyriaque Genet、西岡拓紀、辻勇人、中村栄一、山本洋平
  • Organizer: 第39回レーザー学会年次大会
• [Presentation] 波長変調・光スイッチを可能とする自己組織化マイクロ光共振器 (2018)
  • Author(s): 岡田 大地
  • Organizer: π造形若手会
  • Invited
• [Presentation] 多色発光を示すBODIPYマイクロ結晶とその光学ヘテロ構造の作成 (2018)
  • Author(s): 岡田大地、Vijai Aswin、Prinz Gunther、佐藤 寛泰、佐伯 昭紀、佐々木史雄、中村貴志、鍋島達弥、Lorke Axel、山本洋平
  • Organizer: 第79回応用物理学会
• [Presentation] Wavelength-Selective and Photo-Switchable π-Electronic Microlasers (2018)
  • Author(s): Daichi Okada, Stefano Azzini, Hiroki Nishioka, Hayato Tsuji, Fumio Sasaki, Eiichi Nakamura, Cyriaque Genet, Thomas Ebbesen, Zhan-Hong Lin, Masakazu Morimoto, Jer-shing Huang, Takeo Minari, Tadaaki Nagao, Masahiro Irie, Yohei Yamamoto
  • Organizer: ICSM 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Photo-Switchable Optical Resonators and Arrays from Fluoresent Diarylethene (2018)
  • Author(s): 岡田大地、北山雄介、Zhang Hong Lin、森本正和、Jer-shing Huang、佐々木史雄、三成剛生、石井智, 長尾忠昭、入江 正浩、山本洋平
  • Organizer: 第66回高分子学会年次大会
• [Presentation] Wavelength Tunable Organic Microcrystal Lasers (2018)
  • Author(s): 岡田 大地
  • Organizer: Cemsupra2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Photo-Switchable Optical Resonators and Arrays from Fluoresent Diarylethene (2018)
  • Author(s): 岡田 大地
  • Organizer: 第67回高分子学会
• [Presentation] 蛍光性フォトクロミック分子によるマイクロ共振器アレイの形成と共振モード分裂 (2017)
  • Author(s): 岡田 大地
  • Organizer: 第66回高分子討論会
• [Presentation] Laser Oscillation and Wavelength Control of Carbon-Bridged Oligophenylenevinylene Microcavities (2017)
  • Author(s): 岡田 大地
  • Organizer: 第66回高分子討論会
• [Presentation] 炭素架橋フェニレンビニレンマイクロ結晶からのレーザー発振と波長変調 (2017)
  • Author(s): 岡田 大地
  • Organizer: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] 蛍光性ジアリールエテン自己組織化マイクロ共振器とモード分裂 (2017)
  • Author(s): 岡田 大地
  • Organizer: 第78回応用物理学会秋季学術講演会
• [Presentation] Cavity-Mediated Long-Range FRET Cascade from Polymorphic Dye-Doped Polymer Microspheres (2016)
  • Author(s): Daichi Okada
  • Organizer: Material Research Society Fall Meeting
  • Place of Presentation: Boston アメリカ
  • Year and Date: 2016-11-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Colloidal Crystallization and beta-Phase Transformation of Poly(Vinylidene Fluoride) Nanoparticles (2016)
  • Author(s): Daichi Okada
  • Organizer: Material Research Society Fall Meeting
  • Place of Presentation: Boston アメリカ
  • Year and Date: 2016-11-27
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Polymorphic BODIPY-Doped Polymer Microcavities with Multicolor Resonant Photoluminescence and Color Conversion (2016)
  • Author(s): Daichi Okada
  • Organizer: AsiaNANO 2016
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター 北海道 札幌
  • Year and Date: 2016-10-10
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 炭素架橋フェニレンビニレンによる自己組織化マイクロ共振器 (2016)
  • Author(s): 岡田 大地
  • Organizer: 第77回応用物理学会秋季学術講演会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ 新潟県 朱鷺
  • Year and Date: 2016-09-13
• [Presentation] Polymorphic Dye-Doped Polymer Microcavities with Tunable Multicolor Resonant Photoemission and Long-Range Energy Transfer Cascade (2016)
  • Author(s): Daichi Okada
  • Organizer: KJF-ICOMEP2016
  • Place of Presentation: ACROS Fukuoka 福岡県 福岡
  • Year and Date: 2016-09-04
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Polymorphic Dye-Doped Polymer Microcavities with Tunable Multicolor Resonant Photoluminescence (2016)
  • Author(s): Daichi Okada
  • Organizer: 第65回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: 神戸国際会議場 兵庫県 神戸
  • Year and Date: 2016-05-27
• [Remarks] 単一の蛍光色素から４色の発光マイクロ球体をつくる ～多段階の高効率光エネルギー伝搬を実現～
  • URL: http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201607041400.html
• [Remarks] 1つの蛍光分子から4色の発光マイクロ球体をつくる
  • URL: http://www.chem-station.com/blog/2016/08/ColorTunable.html
• [Remarks] 山本研究室ホームページ
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~yamamoto_lab/Homepage_Japanese/toppu.html