Unveiling Hot Carrier Relaxation Process in Spiropyran Derivatives-Semiconductor Quantum Dots Hybrid Systems
| Project/Area Number |
21K14480
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
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| Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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Principal Investigator |
江口 大地 関西学院大学, 理学部, 助教 (50844677)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | PbS量子ドット / 光異性化 / フェムト秒過渡吸収分光測定 / スピロピラン / 励起子素過程 / 半導体量子ドット / ホットキャリア |
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| Outline of Research at the Start |
半導体の光励起後に生じるホットキャリアの有効利用は、単接合太陽電池の光電変換の理論限界を超越することが可能であるため注目を集めている。この理論限界突破のためには、いかにホットキャリアの緩和過程を遅延させるかが重要な課題となる。本研究では、有機配位子保護半導体量子ドット (QDs) の有機配位子の双極子モーメントが生み出す電場に着目し、ホットキャリアの緩和過程に及ぼす電場の影響を解明する。本研究により上記の点が解明されることで、高効率でのホットキャリアの抽出が可能となるため、単接合太陽電池の光電変換効率の向上（太陽電池の高効率化）への寄与が期待できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、有機配位子保護半導体量子ドット (QDs) において有機配位子の生み出す電場が、ホットキャリアの緩和過程に与える影響の解明を目的としていた。そのため、PbS QDsと光異性化により双極子モーメントが変化するスピロピラン誘導体に着目し、複合系を構築した。そして, フェムト秒過渡吸収分光測定より、励起子の振る舞いを解析した。スピロピラン誘導体の光異性化前後で、ホット電子の緩和過程は変化しないことが分かり、双極子モーメントが生み出す電場はホット電子の緩和過程に影響を与えないことが明らかとなった。この系は光異性化に伴い発光量子収率の減少及び数百 psの減衰成分の発現が可逆的に観測された。この構築した系は、PbS QDsから有機配位子へ電子移動やエネルギー移動が起きない系にも関わらず、消光が観測され、これは光異性化によりQDs表面でトラップ準位が可逆的に生成したためであると考えている。この結果は、新たな原理で駆動する発光スイッチング材料の開発に繋がる。
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Report
(3 results)
Research Products
(56 results)
