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2021 Fiscal Year Annual Research Report

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 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
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
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。

  • Research Products

    (8 results)

All 2021

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results)

  • [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 Pages: 339~348

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.1c06988

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Mechano- and Thermo-responsive Luminescence of Crystalline Thienylbenzothiadiazole Derivatives: Stepwise Hypsochromic Switching of Near-Infrared Emission2021

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

      Crystal Growth & Design

      Volume: 22 Pages: 547~558

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.1c01128

    • Peer Reviewed
  • [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 Pages: -

    • DOI

      10.1038/s43246-021-00178-3

    • 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 Pages: 3858~3863

    • DOI

      10.1021/acsenergylett.1c01798

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] In Situ Exploration of Stimulus-Induced Emission Changes in Mechanochromic Dyes2021

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

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      Volume: 12 Pages: 7826~7831

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.1c02015

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

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

      CrystEngComm

      Volume: 23 Pages: 5899~5907

    • DOI

      10.1039/D1CE00445J

    • 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
  • [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

URL: 

Published: 2022-12-28  

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