2018 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamics and Mechanism of Cooperative Photochemmical Reactions in Organic Nanocrystals
| Project Area | Application of Cooperative-Excitation into Innovative Molecular Systems with High-Order Photo-functions |
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| Project/Area Number |
26107011
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
朝日 剛 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 教授 (20243165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石橋 千英 愛媛大学, 理工学研究科(工学系), 講師 (10506447)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | ナノ粒子 / 協同効果 / 光反応 / 光熱変換 / フェムト秒分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノ秒パルス励起おける光反応効率の非線形増大現象：フォトクロミック分子であるジアリールエテンやスピロナフトオキサジンのナノ粒子において、ナノ秒パルスレーザー励起の場合にナノ粒子の光反応収率がレーザー強度に対して非線形に増大することを見出した。ジアリールエテン誘導体ナノ粒子の光開環反応収量の光強度に対する非線形な増大の機構として、励起パルス光により過渡的に加熱されたナノ粒子中で、同じ励起パルスにより光反応が起こったためと考えた。さらに、このレーザー過渡加熱の効果は、定常加熱時の温度効果に比べ、大きな反応収率の増大反応増大となることを示した。単一ナノ秒パルスで起こる“photo-heating”と“photon”によるシナジー効果としてこの現象を説明し、新しいタイプの協同的光反応を提唱した。
有機ナノ結晶の光・熱変換ダイナミクス：水中の有機ナノ粒子の光熱変換ダイナミクスの特徴を、フェムト秒過渡吸収分光に解明した。フェムト秒パルス励起で生成した電子励起状態が、ピコ秒時間オーダーの無輻射緩和した後、ナノ粒子内部で振動エネルギーが熱化（ボルツマン分布）するためには約100psの時間が必要であることが分かった。また、このホットなナノ粒子は１ナノ秒スケールで冷却する。この非平衡高振動エネルギー状態とその後の急速冷却がパルスレーザー過渡加熱の大きな特徴であり、上で述べた光反応収量の非線形増大効果と強く関係しているものと考えている。
フェムト秒ポンプ－プローブ共焦点光散乱分光装置の開発とその応用：有機ナノ結晶の光エネルギー緩和ダイナミクスを単一結晶レベルで測定できる装置としてすでに開発してきたフェムト秒ポンプ－プローブ共焦点光散乱分光装置を用い、銅フタロシアニンナノロッドの励起子―励起子消滅過程のフェムト秒ダイナミクス、単一ナノ結晶について測定し比較することに成功した。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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