| 研究課題/領域番号 |
22K19065
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
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| 研究機関 | 東京大学 (2023)
京都大学 (2022) |
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研究代表者 |
玉井 康成 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (30794268)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 励起子 / アップコンバージョン / 励起子分裂 / 三重項消滅 / 蛍光 / 高速分光 / TTA / 有機薄膜太陽電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光アップコンバージョン発光(UC発光)は材料に吸収された光子よりも高エネルギーの光子が放出される一見不思議な発光現象である。中でも三重項励起子消滅(TTA)を利用したTTA-UCは太陽光程度の微弱光源でもアップコンバージョン可能なことから、革新的発光デバイスとして大きな注目を集めている。 本研究では高次一重項励起状態からの励起子分裂による三重項励起子生成を利用することで、重金属を用いない、従来とは全く異なる動作メカニズムで駆動する光アップコンバージョン素子の開発に取り組む。
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| 研究実績の概要 |
光アップコンバージョン発光(UC発光)は材料に吸収された光子よりも高エネルギーの光子が放出される一見不思議な発光現象である。中でも三重項励起子消滅 (TTA)を利用したTTA-UCは太陽光程度の微弱光源でもアップコンバージョン可能なことから、革新的発光デバイスとして大きな注目を集めている。 本研究では高次一重項励起状態からの励起子分裂による三重項励起子生成を利用することで、重金属を用いない、従来とは全く異なる動作メカニズムで駆動する光アップコンバージョン素子の開発に取り組む。 これまでの研究により、有機薄膜太陽電池の電子アクセプター材料として使用されるY6やITICなどの非フラーレン系アクセプター薄膜内において、一重項励起子のSSAにより生じた高次励起状態からの励起子分裂が観測されている。そこで本研究では励起子分裂を経由した光アップコンバージョン素子の開発に取り組む。
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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
過渡吸収分光法を用いた励起状態ダイナミクスの解析について当初計画通り進行している
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| 今後の研究の推進方策 |
以下3点の実験を行い、本提案手法が固体UC発光の課題解決に向けて有効に働き得るか検討する。 1)SF効率を最大にする製膜条件を探索する。また過渡吸収測定からSFによる三重項生成効率を算出する。 2)アクセプター層の膜厚を種々に変化させてPDIへのエネルギー移動効率を測定し、三重項励起子の拡散長を算出する。得られた知見を基に吸光度とエネルギー移動効率のバランスを最適化できる膜厚を決定する。 3)PDIからのUC発光を観測する。UC発光の量子収率および励起光強度依存性から本アイデアの優位性を確認する。量子収率については特に本アイデアで利点を求めている外部量子収率が従来研究に比べて向上しているかを検討する。UC発光素子においては光吸収量を増加させると逆エネルギー移動により発光収率が低下するジレンマが存在するが、二層膜とすることでこの点が解決 されることが期待される。また二層膜により光吸収量が増加することで最大量子収率を発揮する励起光強度が低下する(励起光強度依存性の測定により評価でき る)ことが期待される。
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