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 |
Review Section |
Basic Section 28010:Nanometer-scale chemistry-related
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Research Institution | Kwansei Gakuin University |
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 |
Granted (Fiscal Year 2022)
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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 | スピロピラン / PbS量子ドット / 励起子素過程 / 半導体量子ドット / ホットキャリア |
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 |
PbS量子ドットとスピロピラン誘導体複合体の励起子素過程を定常光の吸収・発光スペクトル測定及び過渡吸収スペクトル測定により明らかにした。スピロピラン誘導体は熱で異性化するT型のフォトクロミック分子である。過渡吸収スペクトル測定は測定に一時間ほど要するため、この測定時間で熱異性化しない温度を確認する必要がある。合成したスピロピラン誘導体の各温度での、吸収スペクトルの時間変化を測定し、一時間で熱異性化がほとんど進行しない温度を確認した。この温度で定常光の発光スペクトルと過渡吸収スペクトル測定を行った。 フェムト秒、ピコ秒過渡吸収および昨年度構築したマイクロ秒過渡吸収スペクトル測定での1Sブリーチダイナミクスを比較したところ、スピロピラン誘導体の光異性化によりナノ秒及びマイクロ秒のダイナミクスに大きな変化は見られなかったが、ピコ秒領域では異性化により新たな緩和成分が出現することが分かった。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
PbSとスピロピラン誘導体複合体におけるスピロピラン誘導体の光異性化が及ぼす励起子素過程への影響をフェムト秒、ピコ秒、マイクロ秒の過渡吸収スペクトルを用いて包括的な理解を行うことができているため。
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Strategy for Future Research Activity |
上記の研究実績で記載したスピロピラン誘導体の光異性化により、出現した新たな緩和成分の起源を明らかにすべく、PbS/CdSコアシェル量子ドットを合成し、同様の実験を行うことを検討している。
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Report
(2 results)
Research Products
(32 results)