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Study on photothermal conversion dynamics by means of femtosecond transient absorption imaging microspectroscopy

Research Project

Project/Area Number 19K05211
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 28030:Nanomaterials-related
Research InstitutionEhime University

Principal Investigator

ISHIBASHI Yukihide  愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (10506447)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Keywords時間分解ナノ分光 / 有機ナノ結晶 / 光熱変換過程 / 光協同現象 / 顕微過渡吸収分光 / 過渡吸収イメージング / 光緩和過程 / 光ー熱変換過程 / 有機ナノ粒子・薄膜・ロッド / 有機ナノ粒子・ロッド
Outline of Research at the Start

本研究ではnmからμmサイズの単一有機結晶における光化学反応のメカニズムやダイナミクスに対して、過渡吸収イメージング解析が可能なフェムト秒時間分解顕微分光装置を構築したのち、正孔・電子、光励起エネルギーなど、特に「熱」が励起光照射位置から伝播する範囲を可視化し、光-熱変換ダイナミクスの解明を目指す。

Outline of Final Research Achievements

We developed a femtosecond pump-probe microspectroscopic imaging in order to explore excited-state dynamics in a single organic crystal with nanometer to micrometer size. We succeeded in visualizing excitation energy transfer along the shape and the size of the crystal. We then found out that the photothermal conversion process in organic nanocolloids and the organic nanoparticles showed a different thermalization process from novel nanoparticles. Moreover, we discovered new photo-synergetic phenomena coupled with laser heating and photochemical reaction in a nanoparticle.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光吸収によって発生した熱は分子光デバイスの性能に影響を与えるので、本研究の成果である有機ナノ固体における熱化過程を詳細な解明は、デバイスを設計する上で重要な基礎情報を与える。またレーザー光照射によって迅速な加熱とその熱の手助けによって光反応効率が大幅に増大する現象を見出しており、これは複数の光子と複数の分子による光協同現象として捉えることができ、新たな光エネルギー利用方法の観点から評価が高い。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (37 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results) Presentation (29 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 4 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] Mechanism and Kinetics of Fluorescence Quenching of Fluorene-Endcapped Butatriene: A Microspectroscopic Study of the Discrete State Constructed in Microcrystals2022

    • Author(s)
      Hirao Yasukazu、Ihara Keiji、Ishibashi Yukihide、Tiu Elisha Gabrielle、Asahi Tsuyoshi、Kubo Takashi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 126 Issue: 2 Pages: 1196-1203

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c09163

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    • Author(s)
      Sasano Yoshifumi、Tanaka Hiroki、Haketa Yohei、Kobayashi Yoichi、Ishibashi Yukihide、Morimoto Tatsuki、Sato Ryuma、Shigeta Yasuteru、Yasuda Nobuhiro、Asahi Tsuyoshi、Maeda Hiromitsu
    • Journal Title

      Chemical Science

      Volume: 12 Issue: 28 Pages: 9645-9657

    • DOI

      10.1039/d1sc02260a

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    • Author(s)
      Ishibashi Yukihide、Kawasaki Ryo、Kihara Ryo、Kawai Tsuyoshi、Asahi Tsuyoshi
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 125 Issue: 49 Pages: 27260-27266

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c06785

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  • [Journal Article] Nanosecond laser Photothermal effect-triggered amplification of photochromic reaction in diarylethene nanoparticles2020

    • Author(s)
      Yukihide Ishibashi, Shoki Nakai, Keisuke Masuda, Daichi Kitagawa, Seiya Kobatake, and Tsuyoshi Asahi
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Volume: 56 Issue: 52 Pages: 7088-7091

    • DOI

      10.1039/d0cc00884b

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    • Author(s)
      Yukihide Ishibashi, Tsuyoshi Asahi
    • Journal Title

      Photosynergetic Responses in Molecules and Molecular Aggregates,

      Volume: 29 Pages: 493-513

    • DOI

      10.1007/978-981-15-5451-3_29

    • ISBN
      9789811554506, 9789811554513
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    • Author(s)
      Hayashi Katsuki、Ishibashi Yukihide、Shimizu Tatsuki、Asahi Tsuyoshi、Saitoh Akira
    • Journal Title

      Applied Physics Express

      Volume: 12 Issue: 10 Pages: 102010-102010

    • DOI

      10.7567/1882-0786/ab40f4

    • NAID

      210000157056

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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