Relationship between stress-strain behavior and optical energy conversion in organic nanocrystals
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21K05179
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 35020:Polymer materials-related
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
小野寺 恒信 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (10533466)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 有機ナノ結晶 / 応力ー歪み挙動 / 構造相転移 / 光エネルギー変換 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、光照射を切っ掛けとする構造相転移について、有機ナノ結晶の結晶サイズ効果と光エネルギー変換との相関を探究する。分子間力によって結晶格子を維持する有機ナノ結晶は、無機結晶に比べて結晶格子が柔らかく、結晶格子の硬さ・柔らかさに結晶サイズ効果が発現するサイズ領域が相対的に大きい。構造相転移を生じる有機結晶を対象に、相転移ダイナミクスのサイズ効果を解明し、光エネルギー変換との構造相関を明らかにすることで、有機ナノ結晶の内部構造と機能との相関を解明し、バルク結晶を凌駕する光エネルギー変換材料を創出する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機ナノ結晶では結晶格子のソフト化によって、結晶格子歪みの蓄積/解消挙動がバルク結晶とは異なる。そこで、紫外線照射を切っ掛けとした固相重合性を示すジアセチレン誘導体を対象にナノ結晶およびナノ結晶ファイバーについて結晶構造相転移型固相重合ダイナミクスの結晶サイズ依存性を調べた結果、いずれの場合もシグモイド関数で良好にフィッティングでき、ナノ結晶ファイバーではモノマーナノ結晶ファイバーからポリマーナノ結晶ファイバーへのより急激な結晶 構造相転移と短い重合時間を示した。また、ナノ結晶ファイバーの励起子吸収ピーク波長はナノ結晶のそれより長波長シフトしており、結晶内の残留歪みが少ない結晶が創出したことを意味する。そこで、生成したポリジアセチレンナノ結晶ファイバーを光触媒とした可視光応答型水素発生実験を試みた。実際には、ポリジアセチレンナノ結晶ファイバー水分散液に助触媒（白金ナノ粒子）の前駆体として塩化白金酸カリウムと正孔犠牲剤としてメタノールを添加し、500 Wキセノンランプを照射して水素発生量の経時変化をモニターした。また、白金ナノ粒子がナノ結晶表面に吸着しやすい効果があることが分かっている界面活性剤SDSを加えた。実験開始直後には明確な水素発生を確認できなかったが、数十分経過後から水素ガスが発生し始めた。これはナノ結晶ファイバー上で白金錯イオンが還元され、白金ナノ粒子がナノ結晶ファイバー上に析出するまでに時間を要するためと考えられる。一方で、対応するナノ結晶では水素発生量が著しく少なかった。水素発生実験後のナノ結晶ファイバーとナノ結晶をTEM観察し、白金ナノ粒子の吸着量を比較したが、吸着量の差の影響を考慮しても水素発生量には有意差があり、光学特性や結晶化度の違いを反映した結果と考えられる。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
