| 研究課題/領域番号 |
20H00232
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分21:電気電子工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
藤掛 英夫 東北大学, 工学研究科, 教授 (20643331)
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| 研究分担者 |
石鍋 隆宏 東北大学, 工学研究科, 准教授 (30361132)
柴田 陽生 東北大学, 工学研究科, 助教 (70771880)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)
2022年度: 10,660千円 (直接経費: 8,200千円、間接経費: 2,460千円)
2021年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2020年度: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円)
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| キーワード | 有機量子ドット / 有機蛍光色素単結晶 / 分子制御モールド / 表面濡れ性 / 高精度塗布法 / 光ナノインプリント / 静電スプレイ / 光ナノインプリント法 / 静電スプレイ法 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、分子設計の自由度が飛躍的に高い有機蛍光色素の微結晶を用いて、量子ドット技術の創出を目指す。ここでは、光ナノインプリント法を用いて作製した分子制御モールド（高分子）の微小穴に、有機蛍光色素の微量溶液を静電スプレイ法を用いて噴霧する。この時、有機溶媒の揮発に伴う色素分子の自己組織化に基づき、結晶サイズがナノオーダーに規定された有機色素の単独微結晶が析出する。得られた微結晶については、発光波長が結晶サイズに依存することを検証する。本研究の成果は、有機材料科学の可能性を広げて学術分野の発展に大きく貢献するだけでなく、ディスプレイ・照明などの幅広い産業分野にインパクトをもたらす可能性がある。
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| 研究成果の概要 |
無機の量子ドット蛍光体は狭帯域発光特性を持つが、脱カドミウム、コスト低減などの課題を抱える。そこで分子設計の自由度が大きな有機蛍光体を用いて、量子ドットの創生を試みた。ここでは蛍光体結晶を溶液成長させる際に、1μm径の微小穴基板（分子制御モールド）、フッ素樹脂の摩擦転写に伴う濡れ性制御、静電スプレイ法を組み合わせて用いることで結晶成長場を限定した結果、サブμmの結晶粒の作製に成功した。観察の結果、穴壁面にナノ単結晶の凝集が認められた。今回、単一波長のレーザ光でナノ結晶を励起したが、発光波長のシフトは認められなかった。今後、単結晶の凝集を抑制するため、さらに微小な穴構造での検討が必要と思われる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電子ディスプレイや照明の技術分野では、発光効率、光利用効率、色純度、演色性などを高めるため、中心波長や帯域制御などの波長特性を自在に変えるための材料技術が求められている。本研究では、有機蛍光色素の単結晶サイズを、溶液成長場を微小領域に限定することで、ナノ結晶を作製できることを明らかにした。今回、ナノ結晶サイズを的確に制御できる作製手法を提案して構築したことで、任意波長の発光が可能になる有機量子ドットの実現への道が拓かれたと考える。有機量子ドットが実現すれば、色素分子構造と単結晶サイズの双方を用いた新しい材料設計法や、有機材料の特質を活用したデバイス応用技術が数多く創出される可能性がある。
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