2014 Fiscal Year Research-status Report
時間分解スピン回転をプローブとした高速電子移動の研究
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26400309
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
舛本 泰章 筑波大学, 名誉教授 (60111580)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 量子ドット / 時間分解ファラディ回転 / スピン / トリオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フェムト秒時間分解ファラディ回転法により、室温・横磁場中でCdS量子ドットとCdS量子ドット・電荷アクセプター（受容体）複合系中の電子スピンの回転を観測した。CdS量子ドットとCdS量子ドット・電荷アクセプター（受容体）複合系は化学的に成長させ、結合させたもので、トルエン溶液を試料とした。観測される時間分解ファラディ回転信号に、電子スピンの回転は1ns程度まで長く続く振動構造を与え、磁場の強さに比例したスピン回転周波数はg-因子として1.965±0.006を与えた。ファラディ回転信号中の非振動成分は励起子のスピン分極からなり、CdS量子ドットに比べてCdS量子ドット・電荷アクセプター（受容体）複合系ではわずかに減衰が速くなりCdS量子ドット・正孔アクセプター（受容体）複合系では大きく減衰が速くなる。電子スピンの回転信号はCdS量子ドットが分子リンカーを介してTiO2電子アクセプター（受容体）に結合しているときには増強されスピン緩和時間は室温でもT2*=450psまで長くなる。CdS量子ドットとTiO2電子アクセプター（受容体）の複合系では、CdS量子ドット中に光励起された電子・正孔対から電子のみがTiO2に移り、励起レーザーパルス列の次のレーザー光パルスが量子ドットを励起したときまでかなりの数のCdS量子ドット中に正孔が残留し、この中に電子1つと互いに反平行なスピンをもった2つの正孔が結合した正のトリオンが形成される。正のトリオンのスピンと同じとなる電子スピンの回転は前の光励起の後に残留した正孔から正のトリオンへの光励起遷移により開始される。量子ドットに正孔をドープすることで電子スピンの回転信号を増強することが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
量子ドット・電荷アクセプター（受容体）複合系において、電子スピン回転の信号を時間分解ファラディ回転法により見い出し、電荷アクセプター（受容体）の種類やあるなしで明確な差異を見い出したのは大きな成果である。
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| Strategy for Future Research Activity |
量子ドットと電荷アクセプター（受容体）をつなぐ分子リンカーの分子長を変えて電子移動の速度を変化させることで、時間分解ファラディ回転の信号の変化を研究する。また、量子ドットから電荷アクセプター（受容体）への電子移動に伴う損失を低減することで、量子ドット増感太陽電池の効率を上げる方法を模索する。
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| Causes of Carryover |
次年度に分子リンカーとして多様な試薬を購入し、量子ドット・電荷アクセプター（受容体）複合系を合成して研究を推進することを想定しており、そのため23％程度の研究費を次年度に繰り越して使用したい。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
分子リンカーとして多様な試薬を購入し、量子ドットから電荷アクセプター（受容体）への電子移動の速度を変えることができる量子ドット・電荷アクセプター（受容体）複合系を合成して研究を推進する。また、量子ドットから電荷アクセプター（受容体）への電子移動に伴う損失を低減する化学的表面制御を、様々な試薬を用いた合成の試行錯誤により研究する。
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