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2021 Fiscal Year Research-status Report

配位自己集合を用いた量子ドットレーザーの開発

Research Project

Project/Area Number 20K21200
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

平井 健二  北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (10754400)

Project Period (FY) 2020-07-30 – 2023-03-31
Keywords有機金属構造体 / metal-organic framework / レーザー発振 / 非線形光学
Outline of Annual Research Achievements

金属イオンと有機配位子が自己集合することによって、結晶性の多孔性材料である有機金属構造体(MOF:metal-organic framework)が得られる。MOFは規則的な細孔を有しており、細孔の中に内包された分子・粒子は規則的に配列する。本研究では、MOFの細孔内に分子・粒子を配列させる技術を基盤としたレーザー技術の開拓を試みた。
令和3年度は、レーザーの波長変換を可能とする非線形光学応答材料の開発を行った。MOFを用いた非線形光学材料の開発は、対称心を持たないMOFを設計する、または非線形光学応答を示す分子を細孔内に内包させる方法が採られる。本研究では、MOFと細孔内のゲスト分子の相互作用を利用した非線形光学応答材料の開発を試みた。
MOF-177の細孔の中にリチウム内包フラーレン(Li@C60)をゲストとして導入した。MOF-177は対称性の高い構造であるが、Li@C60を内包することでMOF-177の対称性が崩れ、非線形光学応答を示すことがわかった。また、Li@C60も非線形光学応答を示す分子である。このLi@C60を内包したMOF-177から第二次高調波発生を観測した。Li@C60を内包したMOF-177はLi@C60と比較して、第二次高調波発生の効率が40%向上していることを確認した。また、MOF-177の細孔にLi@C60を導入することで、不安定なLi@C60が安定化することが明らかとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

有機金属構造体(MOF:metal-organic framework)の細孔の中で分子・粒子を配列させることで、特異な光学特性が発現することを明らかとしている。MOFや内包する粒子・分子の種類を様々に変えることで、光物性の最適化が可能になると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

MOF細孔内に分子・粒子を配列させることで複合体からのレーザー発振を試みる。

Causes of Carryover

コロナ禍の影響により、他研究機関における出張測定の予定変更があった。出張測定は次年度に実施する予定である。

  • Research Products

    (7 results)

All 2022 2021 Other

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

  • [Int'l Joint Research] KUルーバン(ベルギー)

    • Country Name
      BELGIUM
    • Counterpart Institution
      KUルーバン
  • [Int'l Joint Research] 台湾陽明交通大学(その他の国・地域)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      台湾陽明交通大学
  • [Journal Article] Gold-coated silver nanowires for long lifetime AFM-TERS probes2022

    • Author(s)
      Wen Han、Inose Tomoko、Hirai Kenji、Akashi Taiki、Sugioka Shoji、Li Jiangtao、Peeters Wannes、Fron Eduard、Fortuni Beatrice、Nakata Yoshihiko、Rocha Susana、Toyouchi Shuichi、Fujita Yasuhiko、Uji-i Hiroshi
    • Journal Title

      Nanoscale

      Volume: 14 Pages: 5439~5446

    • DOI

      10.1039/D1NR07833J

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Li@C60 thin films: characterization and nonlinear optical properties2022

    • Author(s)
      Wolf Mathias、Toyouchi Shuichi、Walke Peter、Umemoto Kazuki、Masuhara Akito、Fukumura Hiroshi、Takano Yuta、Yamada Michio、Hirai Kenji、Fron Eduard、Uji-i Hiroshi
    • Journal Title

      RSC Advances

      Volume: 12 Pages: 389~394

    • DOI

      10.1039/D1RA08051B

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Gold-Photodeposited Silver Nanowire Endoscopy for Cytosolic and Nuclear pH Sensing2021

    • Author(s)
      Zhang Qiang、Inose Tomoko、Ricci Monica、Li Jiangtao、Tian Ya、Wen Han、Toyouchi Shuichi、Fron Eduard、Ngoc Dao Anh Thi、Kasai Hitoshi、Rocha Susana、Hirai Kenji、Fortuni Beatrice、Uji-i Hiroshi
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 4 Pages: 9886~9894

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c02363

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 金属有機構造体を用いたマルチカラーフォトクロミック材料2021

    • Author(s)
      北川 泰成,藤原 英樹,ピリッロ ジェニー,土方 優,平井 健二,雲林院 宏
    • Organizer
      第15回分子科学討論会
  • [Presentation] レーザー照射を利用したグラフェンの化学修飾2021

    • Author(s)
      本多 勇輝,フォン ゴイリン, 豊内 秀一, 猪瀬 朋子, 平井 健二, 雲林院 宏
    • Organizer
      第31回日本MRS年次大会

URL: 

Published: 2022-12-28  

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