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単一ハライドペロブスカイトナノ結晶における電界発光及び光物理過程の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19H02684
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分32020:機能物性化学関連
研究機関東京工業大学

研究代表者

VACHA Martin  東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (50361746)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2020年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2019年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
キーワード単一分子分光 / ハロゲン化ペロブスカイト / 量子ドット / Single-molecule studies / Perovskite nanocrystals / ハライドペロブスカイト / ハライド ペロブスカイト
研究開始時の研究の概要

有機無機ハライドペロブスカイトが優れた光物理的特性を持ち、発光デバイス、ディスプレーなど次世代の光・電子デバイスの材料として注目されている。しかし、ハライドペロブスカイトナノ結晶を発光体として用いた電界発光デバイスの効率が低いことが課題として残っている。本研究では、単一粒子分光法を用い、ペロブスカイトナノ結晶の基礎的な光物理特性を解明することを目的にする。ペロブスカイトの構造および表面特性と発光特性の関係に注目し、発光ブリンキング、スペクトル拡散などの現象を明確にする。電界発光デバイス効率の向上を目指し、本研究の成果がナノスケール光・電子デバイスの開発のフィードバックになることを期待する。

研究成果の概要

有機無機ハロゲン化ペロブスカイトが優れた光物理的特性を持ち、発光デバイス、ディスプレーなど次世代の光・電子デバイスの材料として注目されている。本研究では、単一粒子分光法を用い、ペロブスカイトナノ結晶の基礎的な光物理特性を解明することを目的にした。主な成果として、CsPbBr3ペロブスカイトナノ結晶における電界発光及びフォトルミネセンスの同時測定により電界発光点滅および電界発光効率の解明、リガンド交換によるペロブスカイトナノ結晶の点滅の抑制、またはハロゲン化ペロブスカイト・金属有機構造体複合材料におけるナノ結晶形成過程とイオン拡散の解明があげられる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

有機無機ハロゲン化ペロブスカイトが次世代の光・電子デバイスの材料として期待されているが、ハロゲン化ペロブスカイトナノ結晶(量子ドット)を発光体として用いた電界発光デバイスの効率が低いことが課題として残っていた。本研究では、低効率の原因となる発光点滅(ブリンキング)に注目し、電界発光での点滅現象の解明へ大きく進捗した。また、リガンド交換による点滅の抑制方法も提案し、電子デバイスの開発のフィードバックを提供した。本研究の成果がナノスケール光・電子デバイスの研究開発の他、材料科学および物理化学の分野にも大きなインパクトを与えることが期待される。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 9件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 5件、 招待講演 4件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Suppression of blinking in single CsPbBr3 perovskite nanocrystals through surface ligand exchange2023

    • 著者名/発表者名
      Takagi Toranosuke、Omagari Shun、Vacha Martin
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 25 号: 28 ページ: 19004-19012

    • DOI

      10.1039/d3cp01844j

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Air-stable mixed cation lead halide perovskite films and microscopic study of their degradation process2023

    • 著者名/発表者名
      Agarwal Anubha、Omagari Shun、Vacha Martin
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 15 号: 25 ページ: 10642-10650

    • DOI

      10.1039/d3nr02003g

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In Situ Monitoring of Nanocrystal Formation and Ion Migration in Lead Halide Perovskite Metal?Organic Framework Composites2023

    • 著者名/発表者名
      Wu Xiayan、Omagari Shun、Gao Jinwei、Vacha Martin
    • 雑誌名

      Advanced Optical Materials

      巻: 12 号: 3 ページ: 2301479-2301479

    • DOI

      10.1002/adom.202301479

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Simultaneous Force and Fluorescence Spectroscopy on Single Chains of Polyfluorene: Effect of Intra-Chain Aggregate Coupling2023

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Tomonori、Omagari Shun、Liang Xiaobin、Tan Qiwen、Nakajima Ken、Vacha Martin
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 17 号: 9 ページ: 8074-8082

    • DOI

      10.1021/acsnano.2c09773

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nanoscale Structural Heterogeneity and Efficient Intergrain Charge Diffusion in a Series of Mixed MA/FA Halide Perovskite Films2022

    • 著者名/発表者名
      Agarwal Anubha、Omagari Shun、Vacha Martin
    • 雑誌名

      ACS Energy Letters

      巻: 7 号: 8 ページ: 2443-2449

    • DOI

      10.1021/acsenergylett.2c01271

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic molecular conformational change leading to energy transfer in F8-5% BSP copolymer revealed by single-molecule spectroscopy2022

    • 著者名/発表者名
      Yan Hao、Tseng Tzu-Wei、Omagari Shun、Hamilton Iain、Nakamura Tomonori、Vacha Martin、Kim Ji-Seon
    • 雑誌名

      The Journal of Chemical Physics

      巻: 156 号: 7 ページ: 074704-074704

    • DOI

      10.1063/5.0080406

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Real-time molecular-level visualization of mass flow during patterned photopolymerization of liquid-crystalline monomers2021

    • 著者名/発表者名
      K. Ueda, M. Aizawa, A. Shishido, M. Vacha
    • 雑誌名

      NPG Asia Mater.

      巻: 13 号: 1 ページ: 25-25

    • DOI

      10.1038/s41427-021-00292-1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Enhancement of the Photocurrent of a Single Photosystem I Complex by the Localized Plasmon of a Gold Nanorod2021

    • 著者名/発表者名
      Furuya Ryotaro、Omagari Shun、Tan Qiwen、Lokstein Heiko、Vacha Martin
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 号: 33 ページ: 13167-13174

    • DOI

      10.1021/jacs.1c04691

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamic Polymer Free Volume Monitored by Single-Molecule Spectroscopy of a Dual Fluorescent Flapping Dopant2021

    • 著者名/発表者名
      Goto Yuma、Omagari Shun、Sato Ryuma、Yamakado Takuya、Achiwa Ryo、Dey Nilanjan、Suga Kensuke、Vacha Martin、Saito Shohei
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 143 号: 35 ページ: 14306-14313

    • DOI

      10.1021/jacs.1c06428

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Energy localization vs. charge funneling in aggregates of CsPbBr3 perovskite nanocrystals2020

    • 著者名/発表者名
      Dharmendar Kumar Sharma*, Shuzo Hirata, Martin Vacha*
    • 雑誌名

      Journal of Luminescence

      巻: 222 ページ: 117119-117119

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2020.117119

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Mechanically Induced Conformation Change, Fluorescence Modulation, and Mechanically Assisted Photodegradation in Single Nanoparticles of the Conjugated Polymer Poly(9,9-dioctylfluorene)2020

    • 著者名/発表者名
      Nakamura Tomonori、Vacha Martin
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 11 号: 8 ページ: 3103-3110

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.0c00939

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Real-Time Monitoring of Formation and Dynamics of Intra- and Interchain Phases in Single Molecules of Polyfluorene2020

    • 著者名/発表者名
      Tseng Tzu-Wei、Yan Hao、Nakamura Tomonori、Omagari Shun、Kim Ji-Seon、Vacha Martin
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 14 号: 11 ページ: 16096-16104

    • DOI

      10.1021/acsnano.0c08038

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Single-particle electroluminescence of CsPbBr3 perovskite nanocrystals reveals particle-selective recombination and blinking as key efficiency factors2019

    • 著者名/発表者名
      Dharmendar Kumar Sharma*, Shuzo Hirata, Martin Vacha*
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 4499-4499

    • DOI

      10.1038/s41467-019-12512-y

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Nanoscale photophysical properties and real-time in situ dynamics of halide perovskite films and nanocrystals2023

    • 著者名/発表者名
      Martin Vacha
    • 学会等名
      31st International Conference on Photochemistry
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanoscale spectroscopy of halide perovskite films, nanocrystals and related systems2023

    • 著者名/発表者名
      Martin Vacha
    • 学会等名
      12th Asian Photochemistry Conference
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electroluminescence at the nanoscale: Single-molecule and single-particle spectroscopy of conjugated polymers and perovskite nanocrystals2022

    • 著者名/発表者名
      Martin Vacha
    • 学会等名
      13th International Conference of Electroluminescence and Optoelectronic Devices, London, UK
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-particle electroluminescence and photoluminescence spectroscopy of organic semiconductors and perovskite nanocrystals2021

    • 著者名/発表者名
      Vacha Martin
    • 学会等名
      2021 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single-Molecule Spectroscopy in Physics and Chemistry of Materials: From Conjugated Polymers and Perovskite Nanocrystals to Photosynthetic Systems2021

    • 著者名/発表者名
      Vacha Martin
    • 学会等名
      RIES-Hokudai International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Excitonic coupling phenomenon directly revealed on single chains of polyfluorene by combined force spectroscopy and fluorescence microscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Vacha Martin
    • 学会等名
      30th International Conference on Photochemistry
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [備考] Vacha研究室

    • URL

      http://vacha.mat.mac.titech.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] Vacha研究室

    • URL

      http://www.op.titech.ac.jp/lab/vacha/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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