| 研究課題/領域番号 |
21K14480
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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28010:ナノ構造化学関連
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| 研究機関 | 関西学院大学 |
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研究代表者 |
江口 大地 関西学院大学, 理学部, 助教 (50844677)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | PbS量子ドット / スピロピラン / フェムト秒過渡吸収分光測定 / 光異性化 / 励起子素過程 / 半導体量子ドット / ホットキャリア |
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| 研究開始時の研究の概要 |
半導体の光励起後に生じるホットキャリアの有効利用は、単接合太陽電池の光電変換の理論限界を超越することが可能であるため注目を集めている。この理論限界突破のためには、いかにホットキャリアの緩和過程を遅延させるかが重要な課題となる。本研究では、有機配位子保護半導体量子ドット (QDs) の有機配位子の双極子モーメントが生み出す電場に着目し、ホットキャリアの緩和過程に及ぼす電場の影響を解明する。本研究により上記の点が解明されることで、高効率でのホットキャリアの抽出が可能となるため、単接合太陽電池の光電変換効率の向上（太陽電池の高効率化）への寄与が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
光異性化分子であるスピロピラン誘導体とPbS量子ドット (QDs) において、有機配位子の電場が励起子素過程に及ぼす影響を解析した。フェムト秒過渡吸収分光測定より、ホット電子の緩和過程に対応するブリーチの立ち上がりは、光異性化前後で変化が見られなかった。しかし、この複合系はPbS QDsから有機配位子へキャリア移動やエネルギー移動が起こらないにも関わらず、発光の消光が観測された。これは、光異性化によるQDs表面の歪みの誘起の可能性があり、新たな発光スイッチングメカニズムとなりうる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
これまでは、半導体量子ドット (QDs) から有機配位子へ電子移動やエネルギー移動により、QDsの発光強度の制御を行っていた。そのため、可能なQDsと有機配位子の組み合わせに限りがあった。今回、提唱する新たな発光スイッチング過程は、電子移動やエネルギー移動によるものではないため、赤外や近赤外領域に吸収端や発光帯を持つQDsに適用可能であり、これまで発光スイッチングが達成できなかった発光帯でのスイッチングを可能とする。
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