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イオンダイナミクスが誘起する有機無機ペロブスカイトの単一粒子発光スイッチング

Research Project

Project/Area Number 18J11215
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionKobe University
Research Fellow 狩俣 出  神戸大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords有機鉛ハロゲン化物ペロブスカイト / ナノ粒子 / ハロゲン交換反応 / 単一粒子発光観測 / フローセル / 蛍光顕微鏡 / 反応制御 / 固溶体 / ハロゲン交換 / 単一粒子分光 / その場観察 / コア-シェル
Outline of Annual Research Achievements

有機鉛ハロゲン化物ペロブスカイトは、ハロゲン交換反応を起こすことが知られており、交換反応によってバンドギャップの多色化が期待できる。また、イオン交換反応はコア-シェル構造を構築するための有用な方法であり、半導体ナノ粒子の光機能化が実現できる。しかしながら、コア-シェル型ペロブスカイトナノ粒子の合成は前例がない。本研究では、ナノ粒子における交換反応のその場観測を行い、交換反応に伴うイオン・電荷キャリアダイナミクスや結晶構造の相転移における熱力学的安定性を明らかにし、コア-シェル構造構築への知見を得る。特に、シェル形成に伴うコア-シェル間の電荷移動過程の解明、さらに相転移における構造再構築の解明は、コア-シェル界面の空間制御に必要不可欠である。得られた知見を元に、ペロブスカイトナノ粒子の光機能化を行う。電子顕微鏡との対応を行い、構造的特徴(サイズ、化学組成、コア/シェルの体積比)と発光特性の関係性を明らかにする。
本年度は。ヨウ素体から臭素体への交換反応において、単一粒子発光で観測された暗状態を明らかにするために、X線結晶構造解析による交換反応中の構造変化を調べた。粉末X線回折パターンより、反応初期にナノ粒子表面に臭素リッチ体が形成され、ヨウ素体と分離した状態が形成されていることが明らかになった。また、X線回折ピークの解析より、反応によって結晶ドメインは一時的に減少するが、さらに反応が進行するとドメインサイズは元のサイズと同程度まで増大することが明らかになった。これらの結果より、交換反応によってヨウ素体と臭素体の分離、混合が起こっており、分離した状態における相界面に存在する欠陥サイトの生成、消失によって、単一粒子発光観測で暗状態が観測されることが明らかとなった。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(6 results)

All 2019 2018 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Several Orders of Magnitude Difference in Charge-Transfer Kinetics Induced by Localized Trapped Charges on Mixed-Halide Perovskites2018

    • Author(s)
      Karimata Izuru、Ohta Kaoru、Kobori Yasuhiro、Tachikawa Takashi
    • Journal Title

      ACS Applied Materials & Interfaces

      Volume: 10 Pages: 37057-37066

    • DOI

      10.1021/acsami.8b13346

    • NAID

      120006541927

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] イオンダイナミクスが誘起する有機鉛ペロブスカイトの単一粒子発光スイッチング2019

    • Author(s)
      狩俣 出
    • Organizer
      光化学討論会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] Single-Particle Photoluminescence Switching Induced by Ion Dynamics in Organic-Inorganic Perovskite Nanoparticles2019

    • Author(s)
      狩俣 出、小堀 康博、立川 貴士
    • Organizer
      日本化学会第99春季年会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ハロゲン交換反応によるペロブスカイトナノ粒子のコア-シェル空間制御2018

    • Author(s)
      狩俣 出、小堀 康博、立川 貴士
    • Organizer
      2018年光化学討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ハロゲン交換反応によるペロブスカイトナノ粒子のコア-シェル形成過程のその場観察2018

    • Author(s)
      狩俣 出、小堀 康博、立川 貴士
    • Organizer
      第8回CSJ化学フェスタ2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      http://www2.kobe-u.ac.jp/~tach/

    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-05-01   Modified: 2021-01-27  

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