2018 Fiscal Year Annual Research Report
Single-particle photomemory using colloidal quantum dots
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16K13630
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
木田 徹也 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (70363421)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 量子ドット / ポリオキソ酸 / クエンチング / 電子移動 / 光メモリ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2～10 nm程度の大きさをもつ半導体ナノ結晶は量子ドット（Quantum Dots）と呼ばれ、発光材料として大きく期待されている。量子ドットからの蛍光の可逆的変調は、イメージングプローブ、バイオセンシング、光メモリなど様々な用途を可能にするので、特に興味深い。本研究では、量子ドットをレドックスクラスターであるポリオキソ酸（POM）と組み合わせて、蛍光のON/OFFスイッチングを試みた。昨年度に引き続き、高い蛍光量子収率（90％）を有する鉛ハロゲン系ペロブスカイトに着目し、その量子ドットの合成およびポリオキソ酸と組み合わせて、ペロブスカイトからの蛍光の制御を試みた。まずCsPbBr3量子ドットを合成し、W10O32ポリオキソ酸との相互作用を調べたが、本量子ドットの耐久性が極めて低く、蛍光強度の急激な減少が見られた。そこで、量子ドットを酸化物と複合化したところ、耐久性が大きく向上したため、これを用いて蛍光消光および蛍光寿命測定を行った。その結果、光照射によってペロブスカイト量子ドットに生成した励起電子が、効率よくポリオキソ酸に移動することを明らかにした。特にCsPbBr3量子ドットをTiO2でコーティングすることで、光誘起電子移動（PET）により一電子還元体（POM-）が生成し、蛍光の消光が生じた。POM-は大気中の酸素により再酸化された。この還元・酸化を繰り返すことで、量子ドットからの ＰＬ発光をスイッチする事に成功した。本研究で成功した量子ドットからの発光のON/OFFコントロールは、新しい光記録技術につながると期待される。量子ドット－ポリ酸における電子移動の詳細は他の系にも展開できる基礎知見を与え、ポリ酸自体も新しい消光剤であるので、本成果は学術的・社会的に大きな意味がある。
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