金属有機構造体を表面修飾剤とする半導体量子ドットの開発およびナノ界面の制御
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20J10602
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
熊谷 康平 大阪大学, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
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| Budget Amount *help |
¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000)
Fiscal Year 2020: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 量子ドット / 金属有機構造体 / 複合材料 / エネルギー移動 / 発光材料 |
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| Outline of Research at the Start |
量子ドット蛍光体を金属有機構造体によってダイレクトに表面修飾することで、両材料間で効率的なエネルギー移動が起こる系の構築を試みている。コロイド状量子ドットは、溶液中のような低密度状態では強い蛍光を発する一方、波長変換材料としての利用を目指して高密度化した場合、非発光性粒子へのエネルギーの集中等により蛍光強度が低下してしまう。本研究では、低密度状態でも励起光の漏れ出しを防ぐ新たな手法として、MOFs修飾剤が持つ光捕集機能を利用した量子ドットへのエネルギー供与に着目した。MOFsと量子ドットは大きなスペクトルの重なりを持つため、フェルスター型のエネルギー移動が高効率で起こると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
【研究背景】半導体量子ドットは高効率で単色性に優れた蛍光を発する次世代材料として注目されており、粒径と組成の制御により可視から近赤外までの広い波長範囲をカバーできる。しかし、配位性有機化合物で構成される表面修飾剤は化学的ダメージを受けやすく、その結果著しい蛍光クエンチが起こることが課題となっている。
【研究目的】本研究では、有機配位子に代わって量子ドットの表面を金属有機構造体（MOFs）によって強固に保護することで、量子ドット周辺部分の電子構造最適化による蛍光特性向上や、両材料が持つ光電子機能の相乗効果による新しい光物性の発現させることを目的としている。両材料を直接接触させることで、MOFsによる量子ドットの新機能発現が起こりやすい系の構築を試みた。
【研究成果概要】本年度は、紫外光を吸収し、青色発光するIRMOF-3を量子ドット表面から析出させ、量子ドットがIRMOF-3に包埋された形状を有するコア／シェル型複合体を作製した。IRMOF-3から量子ドットへのフェルスター型エネルギー移動が発生していることを確認し、コア／シェル型複合体において、IRMOF-3層の体積が比較的小さい場合、量子ドットの発光増強が起こることを確認した。時間分解測定を行ったところ、エネルギー移動のドナーとしての作用により、IRMOF-3の発光寿命が低下することが確認された。フェルスター型のエネルギー移動を基に考察を行ったところ、IRMOF-3が量子ドットから数ナノメートル以内に位置するかどうかが効率的なエネルギー移動を実現する上で極めて重要であることが明らかになった。その点で、ポリマー等の緩衝層を一切設けることなく、量子ドットとIRMOF-3を直接接合させるという設計が、両者の間の距離を最小に保ち、効率的な発光増強に寄与していることが判明した。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
