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Observation of Superradiance from Highly Oriented J-aggregates Induced by Atomic Nano-grooves

Research Project

Project/Area Number 21K04813
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
Research InstitutionHamamatsu University School of Medicine (2022-2023)
Fukushima National College of Technology (2021)

Principal Investigator

Tanaka Toshihiko  浜松医科大学, 医学部, 教務補佐員 (10709819)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 青山 哲也  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, 専任研究員 (50342738)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywords超放射 / J会合体 / ポリテトラフルオロエチレン / 分子配向 / 色素 / 原子溝 / 配向 / 発光
Outline of Research at the Start

ポリテトラフルオロエチレンのナノ原子溝によって誘起される、高配向ビスアゾメチン色素分子薄膜中に部分的に形成されている高配向J会合体の発光特性を測定し、有機レーザ素子(エキシトン・ポラリトン・レーザ)への応用の可能性を検証する。具体的にはこのJ会合体の形成箇所だけの発光特性を、周囲のJ会合体を形成していない組織と区別して測定し、スペクトルの狭帯化などのレーザ発振に優れた性質(超放射)を確認する。そのために新たに専用に設計した二色性ミラーおよび狭帯域の干渉フィルタを既設の蛍光偏光顕微鏡に組み込み、独自のJ会合体発光ミクロ分布測定システムを開発する。

Outline of Final Research Achievements

(1) A measurement system for 2D distribution of the light emitting from J-aggregates was prepared.
(2) By utilizing the system, we successfully obtained the distribution of that from the following J-aggregates: they were grown partially and locally in the dye molecular films oriented on an aligned poly(tetrafluoroethylene) layer through evaporation of dye ( azo, biszaomethine, etc.).
(3) A biszo dye gives an absorption peak shifted significantly to NIR upto 1 micron.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で見出した高度に配向した会合体の発光は超放射を含んでいる可能性があり、又近赤外光の場合もありうるので、発光デバイスに発展しうる可能性がある。近赤外光は医療や軍事の分野で重要であり、又超放射は極めて閾値が低いレーザを実現するのに有利な現象である。又レーザーの偏光にはまた高度な配向が相互作用を高める。したがって、将来には寿命が短い課題を抱える有機半導体レーザーの改良に寄与しうる可能性がある。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of St Andrews(英国)

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Diamond-rich crystalline nanosheets seeded with a Langmuir monolayer of arachidic acid on water2022

    • Author(s)
      Toshihiko Tanaka, Yasuhiro F. Miura, Tetsuya Aoyama, Kazunori Miyamoto, Yoshiya Akagi, Masanobu Uchiyama, Eiji Osawa
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 12 Issue: 41 Pages: 26575-26579

    • DOI

      10.1039/d2ra04757h

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Different formation characteristics of J-aggregates in two bisazo dyes with very similar chemical structure2024

    • Author(s)
      Jian Yu, Atsuya Muranaka, Masamitsu Ishitobi, Hirohito Umezawa, Masanobu Uchiyama, Yutaka Yamagata, Toshihiko Tanaka, Shinya Matsumoto, Tetsuya Aoyama
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 配列ポリテトラフルオロエチレン表面における線形色素分子の原子溝エピタキシと末端アルキルアミノ基2024

    • Author(s)
      田中利彦, 青山哲也, 石飛昌光, 村中厚哉, 梅澤洋史, 三浦康弘, 山形豊, 内山真伸
    • Organizer
      第71回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Locally Growing J-Aggregates and Enormous Red Shift in Molecularly Oriented Bisazo Dye Films2023

    • Author(s)
      Tetsuya Aoyama, Toshihiko Tanaka
    • Organizer
      18th International Conference on Organized Molecular Films (ICOMF18)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Enormous Red Shift Induced by J-Aggregates Formed in Rapidly Vacuum Deposited Thin Films2023

    • Author(s)
      Jian Yu, Atsuya Muranaka, Masamitsu Ishitobi, Hirohito Umezawa, Masanobu Uchiyama, Yutaka Yamagata, Toshihiko Tanaka, Shinya Matsumoto, Tetsuya Aoyama
    • Organizer
      KJF International Conference on Organic Materials for Electronics and Photonics 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 配列ポリテトラフルオロエチレン表面における線形色素分子の原子溝エピタキシと末端アルキル基2023

    • Author(s)
      田中利彦, 石飛昌光, 青山哲也, 村中厚哉, 梅澤洋史, 三浦康弘, 山形豊, 内山真伸
    • Organizer
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 配列したポリテトラフルオロエチレン表面に生成する 色素分子の高配向 J 会合体2023

    • Author(s)
      田中利彦、青山哲也、石飛昌光、村中厚哉、梅澤洋史、余建、松本真哉、三浦康弘、山形豊、内山真伸
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 分子配向ビスアゾ色素J会合体薄膜における超長波長シフト(II)2023

    • Author(s)
      青山哲也、余健、村中厚哉、石飛昌光、梅澤洋史、松本真哉、内山真伸、山形豊、田中利彦
    • Organizer
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Local spatial distribution and enormous red shift of molecularly-oriented J-agglegates2022

    • Author(s)
      Tetsuya Aoyama, Atsuya Muranaka, Masanobu Uchiyama, Yutaka Yamagataa, Jian Yu, Shinya Matsumoto, Masamitsu Ishitobi, Hirohito Umezawa, Toshihiko Tanaka
    • Organizer
      13th International Conference on Nano-Molecular Electronics
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 分子配向ビスアゾ色素J会合体薄膜における超長波長シフト2022

    • Author(s)
      青山哲也、余建、村中厚哉、石飛昌光、梅澤洋史、松本真哉、内山真伸、山形豊、田中利彦
    • Organizer
      第69回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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