| 研究課題/領域番号 |
20H02570
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分28030:ナノ材料科学関連
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
木田 徹也 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (70363421)
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| 研究分担者 |
猪股 雄介 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (40824024)
深港 豪 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (80380583)
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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 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2021年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2020年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
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| キーワード | 量子ドット / フォトクロミック分子 / エネルギー移動 / 電子移動 / ペロブスカイト / 過渡吸収分光法 / 蛍光 / 半導体ナノ結晶 / フォトルミネッセンス / 消光 / 蛍光体 / フォトクロミック |
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| 研究開始時の研究の概要 |
化学合成量子ドットは高い発光効率と可変性の多色発光という特徴を持つ優れた光材料である。これを基本材料とし、フォトクロミック分子と組み合わせ、光スイッチング材料を開発する。紫外・可視光照射によって誘起されるフォトクロミック分子の光吸収特性の変化を利用して、量子ドットの蛍光をスイッチングする。これら材料のエネルギー準位、粒子-分子間相互作用、エネルギー移動などを多角的に解析するとともに、単一分子蛍光測定法を用いて、単一の量子ドット-フォトクロミック分子複合体における蛍光ON/OFF挙動を制御する技術を確立・実証し、量子ドットの新しい応用を創出する。
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| 研究実績の概要 |
最終年度は、ナノ結晶発光ドナーとフォトクロミック分子発光アクセプターの距離を制御することでエネルギー移動機構の詳細に迫った。銅触媒アジド-アルキン環化付加反応(クリック反応)を用いて、ナノ結晶表面にアルキル長鎖を有するジアリールエテン分子を結合する手法を検討した。ナノ結晶表面には合成時に使用するオレイン酸が吸着しているが、これをまずカルボキシル基を有するアルキン（10-ウンデシン酸）と配位子交換した。次にアジド其を有するジアリールエテンと作用させ、銅触媒にブロモトリス(トリフェニルホスフィン)銅を用いてクリック反応を行った。1H-NMRスペクトルから反応後に1,2,3-トリアゾール環の生成が認められ、不均一固体表面でのクリック反応の進行を実証した。得られたハイブリッドは、紫外光照射により蛍光強度が減少し、可視光照射によって強度が完全に回復した。また、3サイクルにわたってOn状態の蛍光強度がほとんど低下せず、安定したスイッチング特性を示した。しかし、FRET消光効率は70％に留まっており、アルキル長鎖の存在によってドナーアクセプター間の距離が大きく広がったことが原因であると考察した。さらに蛍光寿命測定によって、ジアリールエテンが閉環型に異性化している場合に蛍光寿命が大きく減少することを確認し、本ハイブリッドを用いた光スイッチング機構はドナーアクセプター間の距離に依存するエネルギー移動に基づくものと結論した。また、結合距離の制御によってスイッチングの安定性を損なう電子移動が抑えられることを見出した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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