• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Single-Particle Emission Observation of Stimulation-Induced Structural Dynamics

Publicly Offered Research

Project AreaSoft Crystals: Science and Photofunctions of Easy-Responsive Systems with Felxibility and Higher-Ordering
Project/Area Number 20H04673
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

立川 貴士  神戸大学, 分子フォトサイエンス研究センター, 准教授 (20432437)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords有機無機ペロブスカイト / 1粒子分光 / ナノ粒子 / 外部刺激 / 発光性メカノクロミズム / 光化学 / 構造変化
Outline of Research at the Start

1分子蛍光イメージング法は、集団の中に埋もれた中間体を捉えることができる強力な手法である。本手法を、有機無機ペロブスカイトなど、通常の固体結晶では観られない特異な構造柔軟性を有する物質・材料に適用することで、たったひとつの分子やイオン、ドメインがマクロな構造を劇的に変化させ、新しい機能性を発現させるメカニズムを解明する。特に、構造転移が連続的に少しずつ単位格子毎に起こるのか、ドメインなどで協同的に起こるのか、構造ゆらぎは存在するのか、という問いに対し、実験と理論の両面からアプローチする。これらの研究を他の領域メンバーと協働して行うことで、ソフトクリスタルの学理確立と機能導出に貢献する。

Outline of Annual Research Achievements

特定の刺激に応答し、構造・物性・反応性を瞬時に変化させるソフトクリスタルが近年注目されている。一方、これらの多様かつ複雑な振る舞いを支配しているメカニズムに関しては理解が十分に進んでいないのが現状である。そこで本研究では、機械的刺激、光、溶媒蒸気、イオンの添加などの外部刺激によって誘起される有機・無機材料の構造-発光変化をその場観測できる1分子(1粒子)蛍光顕微鏡システムを開発し、反応ダイナミクスの解析に応用した。
有機無機ペロブスカイトは次世代の太陽電池や発光デバイスへの応用が期待されている。本研究では、ハロゲン混合型ペロブスカイトナノ粒子における光誘起構造-発光変化などを単一粒子レベルでin-situ観測し、その機構の一端を明らかにした。特に、構造変換過程を速度論的および熱力学的に特徴付けるとともに、表面欠陥が局所的な構造変化の制御因子のひとつであることを見出した。
機械刺激、蒸気、温度、磁場、電圧などの外部刺激の下、1粒子レベルで蛍光観測ができるシステムを新たに構築した。特に、機械的刺激や有機溶媒蒸気への暴露によって起こる構造転移や発光特性変化に着目し、学外研究者との共同研究を行った。さらに、電子ドナー、アクセプター、トラップ・発光分子からなる有機ブレンド膜において、有機材料系では初めてとなる輝尽発光(PSL)の観測に成功した。また、磁場効果の観測から、長寿命電荷分離状態が重要な反応中間体として存在することを明らかにした。

Research Progress Status

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (8 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 8 results,  Open Access: 2 results) Presentation (5 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Mechano- and Thermo-responsive Luminescence of Crystalline Thienylbenzothiadiazole Derivatives: Stepwise Hypsochromic Switching of Near-Infrared Emission2022

    • Author(s)
      Ryohei Yoshida, Takashi Tachikawa, Suguru Ito
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 22 Issue: 1 Pages: 547-558

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.1c01128

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Terahertz Spectroscopic Measurements and Solid-State Density Functional Calculations on CH3NH3PbBr3 Perovskites: Short-Range Order of Methylammonium2021

    • Author(s)
      Zhang Feng、Karimata Izuru、Wang Houng-Wei、Tachikawa Takashi、Tominaga Keisuke、Hayashi Michitoshi、Sasaki Tetsuo
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 126 Issue: 1 Pages: 339-348

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c06988

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Organic photostimulated luminescence associated with persistent spin-correlated radical pairs2021

    • Author(s)
      Sakurai Manabu、Kabe Ryota、Fuki Masaaki、Lin Zesen、Jinnai Kazuya、Kobori Yasuhiro、Adachi Chihaya、Tachikawa Takashi
    • Journal Title

      Communications Materials

      Volume: 2 Issue: 1 Pages: 74-74

    • DOI

      10.1038/s43246-021-00178-3

    • NAID

      120007124098

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Dynamic Symmetry Conversion in Mixed-Halide Hybrid Perovskite upon Illumination2021

    • Author(s)
      Tominaka Satoshi、Karimata Izuru、Matsuoka Takahide、Sakamoto Moeri、Nakajima Takahito、Ohara Koji、Tachikawa Takashi
    • Journal Title

      ACS Energy Letters

      Volume: 6 Issue: 11 Pages: 3858-3863

    • DOI

      10.1021/acsenergylett.1c01798

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In Situ Exploration of Stimulus-Induced Emission Changes in Mechanochromic Dyes2021

    • Author(s)
      Maho Yamashita, Sayaka Nagai, Suguru Ito, Takashi Tachikawa
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 12 Issue: 32 Pages: 7826-7831

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.1c02015

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multi-color mechanochromic luminescence of three polymorphic crystals of a donor-acceptor-type benzothiadiazole derivative2021

    • Author(s)
      Suguru Ito, Sayaka Nagai, Takashi Ubukata, Takashi Tachikawa
    • Journal Title

      CrystEngComm

      Volume: 23 Issue: 34 Pages: 5899-5907

    • DOI

      10.1039/d1ce00445j

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Formation of Mixed‐Valence Luminescent Silver Clusters via Cation‐Coupled Electron‐Transfer in a Redox‐Active Ionic Crystal Based on a Dawson‐type Polyoxometalate with Closed Pores2021

    • Author(s)
      Haraguchi Naoya、Okunaga Tomoki、Shimoyama Yuto、Ogiwara Naoki、Kikkawa Soichi、Yamazoe Seiji、Inada Miki、Tachikawa Takashi、Uchida Sayaka
    • Journal Title

      European Journal of Inorganic Chemistry

      Volume: 2021 Issue: 16 Pages: 1531-1535

    • DOI

      10.1002/ejic.202100101

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In Situ Exploration of the Structural Transition during Morphology‐ and Efficiency‐Conserving Halide Exchange on a Single Perovskite Nanocrystal2020

    • Author(s)
      Karimata Izuru、Tachikawa Takashi
    • Journal Title

      Angewandte Chemie International Edition

      Volume: 60 Issue: 5 Pages: 2548-2553

    • DOI

      10.1002/anie.202013386

    • NAID

      120006954046

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ハロゲン交換反応による有機無機ペロブスカイトナノ粒子の構造変換2021

    • Author(s)
      立川貴士
    • Organizer
      第40回固体・表面光化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 有機材料を用いた輝尽発光システムの開発2021

    • Author(s)
      立川貴士
    • Organizer
      2021年光化学討論会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 刺激応答構造変化の1粒子発光イメージング2021

    • Author(s)
      立川貴士
    • Organizer
      日本化学会 第101春季年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 単一分子・単一粒子蛍光顕微鏡を用いた光触媒反応のその場観測2021

    • Author(s)
      立川貴士
    • Organizer
      光機能材料研究会第81回講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 単一分子・単一粒子蛍光顕微鏡を用いた光触媒反応のその場観測2020

    • Author(s)
      立川貴士
    • Organizer
      第30回キャラクタリゼーション講習会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2022-12-28  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi