| 研究課題/領域番号 |
20K15131
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 慶應義塾大学 |
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研究代表者 |
磯 由樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (00769705)
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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 |
交付 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 蛍光体 / ナノ結晶 / 量子ドット / ペロブスカイト / 光劣化 / 自己回復 / 光活性化 / 表面リガンド / ハロゲン / ペロブスカイトナノ結晶 / 蛍光 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
無機蛍光ナノ材料の蛍光特性は表面状態の変化に敏感であり、励起光照射で引き起こされる光劣化が問題となっている。研究代表者らは、光劣化したCsPbBr3ペロブスカイトナノ結晶（NC）蛍光体が自然に自己回復する現象を発見し報告した。一方、ハロゲンのBrをClやIに置換固溶したNCでもこの自己回復現象が起きる可能性があると考えられるが、現状ではまだ基礎的な研究が不十分である。本研究ではCsPbX3 (X=Cl, Br, I) NCを合成し、ハロゲン組成による光劣化および自己回復能力の変化について探究し、さらには自己回復能力の向上を目指す。
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| 研究実績の概要 |
これまでの研究計画前期では合成したCsPbBr3 NCsの一部のBrをClおよびIに置換して励起光による光劣化と自己回復を評価し、それぞれの挙動について考察した。そこで十分な進展があったと判断し、研究計画後期を開始して表面リガンドによる自己回復能力の向上の検討を行った。使用する表面リガンドにはパーフルオロデカン酸(PFDA)を選択した。PFDAは強力にCsPbBr3 NCsの表面に吸着し、蛍光強度、耐熱性、耐溶剤性および分散安定性が向上することが先行研究で明らかになっているためである。
ホットインジェクション法でオレイン酸を表面リガンドに利用した立方晶CsPbBr3 NCs (OA-NCs)を合成し、続けてPFDAが溶解したトルエンを加えた。さらに遠心分離と真空乾燥を経てPFDAが修飾したNCs (PFDA-NCs)の固体試料を回収した。そのままでは測定に不十分な量であったため、樹脂に分散させナノコンポジット膜を作製した。エチレン酢酸ビニル共重合体(EVA)樹脂を溶解したトルエンにNCs固体試料を加えて超音波照射で分散させ、これをシャーレ内で乾燥して膜試料を得た。大気との接触を避けるため、2枚のガラス基板で膜を挟み検体とした。これに468 nmの青色LEDを72 h光照射し、その後暗所保管した。
OA-NCsとPFDA-NCsのナノコンポジット膜試料に青色光照射するとどちらも黒色化し、その後の暗所保管中に元の色に戻った。それぞれ表面リガンドの光誘起脱離でカラーセンターとなる表面欠陥が生成し、表面リガンドの再吸着が起きたことを示唆する。OA-NCs膜の蛍光強度は光照射中に低下し、暗所保管中に回復が起きた。一方、PFDA-NCs膜では光照射中に一時的に蛍光強度が増大し、その後低下した。その後の暗所保管中に回復は見られなかった。PFDA吸着による挙動の変化の探究が必要である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
申請時の計画ではハロゲン組成変調と表面リガンドの検討とで前期・後期に区分した。前期の計画は十分進展が見られ学会での発表や投稿論文で研究成果を発表でき、後期の計画を開始できたことから、おおむね順調である。
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| 今後の研究の推進方策 |
PFDAの吸着で励起光照射下とその後の暗所保管中の挙動が変化したことについて、その原因を調査する。問題点を探りつつ改善していくことで、目標としている自己回復能力の向上を目指す。
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