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放射光を用いた有機色素J会合体の構造相転移の観察と非線形光学素子への応用

Research Project

Project/Area Number 17760015
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Applied materials science/Crystal engineering
Research InstitutionMeiji University (2006)
Waseda University (2005)

Principal Investigator

加藤 徳剛  明治大学, 理工学部, 講師 (90329110)

Project Period (FY) 2005 – 2006
Project Status Completed (Fiscal Year 2006)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2005: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000)
Keywords有機色素結晶 / J会合体 / 斜入射X線回析 / 励起子 / 水面上単分子膜 / 構造相転移 / サーモクロミズム / ゾル・ゲル法 / 分子性固体・有機導体 / 有機分子 / 光物性 / 表面・界面 / ナノ表面界面
Research Abstract

引き続き、構造相転移の機構解明のため、種々の条件で相転移の挙動を可視光反射スペクトルで観察した。相転移の挙動は、会合体が浮かぶ下層液にある2種の金属イオンの混合比、下層液温度、イオンの組合せに依存し、相転移すると会合体のスペクトルが変化する。イオンの組合せは、(Mg2+,Cd2+)、(Zn2+,Cd2+)、(Mg2+,Sr2+)と(Mg2+,Ca2+)について行った。スペクトルの違いから、(Mg2+,Cd2+)と(Zn2+,Cd2+)の場合はtypeI, II, IIIの相が、(Mg2+,Sr2+)の場合はtypeI, II, IVの相がイオン混合比と温度の相図に表れることを明らかにした。一方(Mg2+,Ca2+)の場合にはIIとVの相が種々の条件で共存するということが分かった。そして、色素に配位したイオンの水和の効果が会合体形成に重要であることを明らかにした。
放射光を用いた斜入射X線回折法により、上記の種々の相は構造が異なることを明らかにし、相転移のその場観察では回折ピークがシフトすることを明らかにした。構造解析が行えた会合体について、その励起子吸収帯の準位を計算し、構造と吸収帯の関係を明らかにした。また、回折装置の分解能を評価し、回折ピークの広がりから会合体のサイズを明らかにした。会合体の大きさが100nm以下になると吸収帯をシフトさせることを観察し、色素結晶のサイズ効果を定性的に説明した。
光学素子を目指し、J会合体ドープシリカやその原料のJ会合体分散液の作製法の改良を行った。以前に報告したJ会合体の濃度とシリカの透明性に比べ、濃度は5倍高くなり、透明性も向上した。また、作製時に生じる色素の退色を低減させることに成功した。その結果、ドープシリカが示す非線形光学効果も増大し、会合体をドープした効果が顕著になった。

Report

(2 results)
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2007 2006 2005 Other

All Journal Article (12 results)

  • [Journal Article] Structural Phase Transition in Two-Dimensional Crystallites of Organic Dye Molecules Formed on Aqueous Subphases2007

    • Author(s)
      Noritaka Kato, Ichiro Hirosawa, Masugu Sato, Naoshi Ikeda, Ken-ichi limura, Yoshiaki Uesu
    • Journal Title

      Ferroelectrics 346

      Pages: 162-167

    • NAID

      130004661636

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] 斜入射X線回折法による水面上J会合体単分子膜の構造解析とその励起子吸収帯のエネルギー準位の計算2006

    • Author(s)
      加藤徳剛, 湯浅一哉, 上江洲由晃
    • Journal Title

      表面科学 27

      Pages: 258-264

    • NAID

      10017487968

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Aqueous Dispersion of J-Aggregates and J-Aggregate Doped Bulk-Gels Prepared by the Dispersion2006

    • Author(s)
      Keiji Yamamoto, Noritaka Kato, Yoshiaki Uesu
    • Journal Title

      Transaction of the Materials Research Society of Japan 31

      Pages: 569-571

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thermochromism of Merocyanine J-Aggregate Monolayers on Binary Counterion Subphases2006

    • Author(s)
      Noritaka Kato, Yuji Ikegami, Yoshiaki Uesu
    • Journal Title

      Transaction of the Materials Research Society of Japan 31

      Pages: 565-568

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thermochromic Phase Transition of Merocyanine J-Aggregate Monolayer at the Air-Water Interface2006

    • Author(s)
      Noritaka Kato, Takeshi Araki, Yoshiaki Uesu
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects 284-285

      Pages: 66-69

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thermochromic Phase Transition of Merocyanine J-Aggregate Monolayer at the Air-Water Interface.2006

    • Author(s)
      N.Kato, T.Araki, Y.Uesu
    • Journal Title

      Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects In press

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Determination of a Merocyanine J-Aggregate Structure and the Significant Contribution of the Electric Dipole Interaction to the Exciton Band Wavelength.2005

    • Author(s)
      N.Kato et al.
    • Journal Title

      Physical Review Letters 94

      Pages: 136404-136404

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Structural phase transition of J-aggregate crystallites on the binary counter-ion subphase.2005

    • Author(s)
      N.Kato et al.
    • Journal Title

      Ferroelectrics 314

      Pages: 135-135

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Grazing Incidence X-ray Diffraction of Merocyanine J-Aggregate Monolayers at the Air-Water Interface.2005

    • Author(s)
      N.Kato et al.
    • Journal Title

      Transaction of the Materials Research Society of Japan 30

      Pages: 117-117

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Aqueous Dispersions of J-Aggregates and J-Aggregate Doped Silica Bulk Gels

    • Author(s)
      Noritaka Kato, Keiji Yamamoto, Yoshiaki Uesu
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics (掲載決定)

    • NAID

      40015538188

    • Related Report
      2006 Annual Research Report
  • [Journal Article] Thermochromism of Merocyanine J-Aggregate Monolayers on Binary Counterion Subphases

    • Author(s)
      N.Kato, Y.Ikegami, Y.Uesu
    • Journal Title

      Transaction of the Materials Research Society of Japan Submitted

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] Aqueous Dispersion of J-Aggregates and J-Aggregate Doped Bulk-Gels Prepared by the Dispersion

    • Author(s)
      K.Yamamoto, N.Kato, Y.Uesu
    • Journal Title

      Transaction of the Materials Research Society of Japan Submitted

    • Related Report
      2005 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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