| Project/Area Number |
22KF0294
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| Project/Area Number (Other) |
22F21330 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 外国 |
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| Review Section |
Basic Section 35010:Polymer chemistry-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤川 茂紀 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 教授 (60333332)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
HAN JIANLEI 九州大学, カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所, 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,300,000 (Direct Cost: ¥2,300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 光アップコンバージョン / 分子集合体 / ペリレン誘導体 / ナノギャップ / プラズモン共鳴 / 超分子集合 / キラリティ / 超分子重合 / ペリレンジイミド |
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| Outline of Research at the Start |
ナノメートル間隔（ナノギャップ）で配置された貴金属ナノ構造配列体へ光照射により、より高強度な増強電磁場が形成される。このナノギャップ内でプラズモン増強された電磁場（ホットスポット）を活用し、光増感剤の光吸収効率の劇的向上による光変調システムの構築を図る。具体的には、本系を光アップコンバージョン(UC)システムに適用し、サイズ、形状、間隔がナノメートル精度で設計された金属ナノ構造体の２次元アレイを固体表面に作製する。これに導入する新規超分子UC分子を合成し、これらUC分子と２次元ホットスポットアレイの組織化をはかり、制御された分子組織系において高効率UCを達成する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
光照射によって、近接する貴金属ナノ構造体間のナノメートルオーダーの隙間（ナノギャップ）に生じる、増強電磁場（ホットスポット）では、導入された色素分子の吸収・発光を大幅に増幅可能となることが知られており、太陽電池をはじめとする様々な光デバイスへの応用が期待されている。このためには，このホットスポットを生じる光波長と分子の光吸収波長（あるいは発光波長）をできるだけ多く重畳させる必要がある。さらに、本研究で狙う光アップコンバージョン（UC)では、照射して形成される色素分子の三重項エネルギーマイグレーションを促進させる必要があり、狭小な空間で分子を自発組織化する必要があるが、これを解決する方法論は存在しない。本研究は，この問題を解決するために，分子組織化を利用してナノ空間内に色素分子を配置するという独自のアイデアに基づき，UCが期待されるペリレンジイミド誘導体を新規に合成した。その結果、この色素分子はホットバンド吸収型光アップコンバージョンというユニークなアップコンバージョン特性を示し、分子設計の有効性が確認された。また興味深いことに、この分子集合体は、超分子重合特性や円偏光蛍光発光(CPL)特性を示すことが明らかとなった。ホットスポット内でのUC特性については、研究期間の制約から、評価測定には至っていないが、それについては今後共同研究として継続予定である。以上、本成果は，超分子重合性を示す分子組織体の創製と、ユニークなUC特性や、CPL挙動を示し、当初予定した光アップコンバージョン分野のみならず，分子組織系の関わる三重項光機能化学に大きな波及効果をもつ，特段に優れた研究と判断される。現在，国際誌への投稿を進めている。
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