研究課題/領域番号 |
22KK0070
|
研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
|
配分区分 | 基金 |
審査区分 |
中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
|
研究機関 | 京都大学 |
研究代表者 |
佐川 尚 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20225832)
|
研究分担者 |
伊原 博隆 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 特任教授 (10151648)
黄 珍光 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (20900004)
松本 一彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (30574016)
|
研究期間 (年度) |
2022-10-07 – 2026-03-31
|
研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
配分額 *注記 |
20,020千円 (直接経費: 15,400千円、間接経費: 4,620千円)
2025年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2024年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
|
キーワード | 量子ドット / 量子ロッド / 一次元構造体 / キラリティ / 円偏光 / 発光 |
研究開始時の研究の概要 |
キラルな微細空間の空隙サイズと量子ドットや量子ロッドのサイズとの関係によって、一次元的な集積から多層状態での集積までの制御を図り、発光性半導体ナノ結晶をキラル空間中に孤立系から積層系(二次元配例、三次元配列系)までの相状態で充填する新たな発光性一次元構造体の作製を目指す。キラルな微細空間を適用する点でこれまでのアプローチとは一線を画すものであり、さらに、集積構造あるいは周期的空間形成に起因する量子共鳴発生や遷移双極子干渉増強作用に基づく超発光効果による円偏光発光強度増幅、励起子拡散伸長による円偏光発光発現領域の拡大も目指し、円偏光発光の工学的展開のための基盤を築く。
|
研究実績の概要 |
円偏光発光は、左右の円偏光からなる高次の多元情報を有し、また入射光と反射光で位相が異なるために角度依存性がない等、通常光にはない優れた光学特性があるため、次世代光源として期待されている。現在、円偏光発光は、偏光板をらせん状に重ねて作製した円偏光フィルターによって取り出すことが可能であるが、同法はエネルギー損失が著しいため、発光により円偏光を生成する分子システムの開発が注目されているものの、円偏光度の点で実用化に結びついていない。本研究は、キラルな微細空間に発光性のナノ結晶を固定化あるいは充填することにより、非キラルな発光体に誘起キラリティを導入する手法を探索する。集積構造あるいは周期的空間への充填密度を制御することにより、ナノ結晶間距離の数ナノメートルレベルでの調節と、量子共鳴増幅効果の発現を検討し、また同効果に基づく高輝度・高円偏光度の実現を検討する。すなわち、量子ドット・量子ロッド等の発光体を微細な空間にキラル配列させる手法の確立と、量子共鳴増幅効果等の検出を通して、円偏光発光の工学的展開のための基盤を築くことを目的とし、(1)キラルな微細空間の設計、(2)発光性ナノ結晶の合成、(3)発光性ナノ結晶の集積と基本光学特性の評価、(4)量子共鳴による超発光効果等の検出を段階的に検討し、さらに、キラルな微細空間の空隙サイズと量子ドットや量子ロッドのサイズとの関係によって、一次元的な集積から多層状態での集積までの制御を図り、発光性ナノ結晶をキラル空間中に孤立系から積層系(二次元配例、三次元配列系)までの相状態で充填する新たな発光性一次元構造体の作製を目指す。これまでに、量子ドット及び量子ロッドを合成し、ナノサイズからサブミクロンサイズに至る空間に発光体を固定化あるいは充填した複合材料の作製を行ない、複合材料の異方性、キラリティを評価するための準備を進めた。
|
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
令和4年度は、キューブ状ハロゲン化セシウム鉛量子ドット、コア・シェルセレン化カドミウム/硫化カドミウム量子ロッドを合成し、ナノサイズからサブミクロンサイズに至る空間に発光体を固定化あるいは充填した複合材料の作製を行った。とりわけ日本学術振興会若手研究者海外挑戦プログラムに採択された博士後期課程学生1名がボルドー大学へ3ヶ月間渡航し、キラルな微細空間の設計に取り組む一方で、京都大学大学院教育支援機構海外渡航助成金に採択された修士課程学生1名がボルドー大学へ2週間渡航し、京都大学で作製した複合材料の共焦点蛍光顕微鏡観察及び円偏光発光能の測定を、ボルドー大学の研究グループと共同で実施し、複合材料の異方性やキラリティの評価方法に関する予備検討を行った。また、日仏国際共同研究ラボラトリーミーティングが京都大学で開催された際に本研究に関するワークショップを行い、情報の共有ならびに意見交換を行った。
|
今後の研究の推進方策 |
合成した量子ドット及び量子ロッドをナノサイズからサブミクロンサイズに至る微細空間に固定化した複合材料の異方性、キラリティの評価方法に関して、共焦点蛍光顕微鏡観察、円偏光発光能の評価をボルドー大学で継続して行い、テンプレートとしてのキラルな微細空間の設計へのフィードバックを進める。一方、複合材料の集積密度と分光特性との関係調査及びナノ結晶とテンプレートとの複合化について、作製した複合材料のサイズと集積密度との関係を調べる。これらの研究から得られた知見を基に、ナノ結晶間距離の数ナノメートルレベルでの調節と、量子共鳴増幅効果の発現を検討し、また同効果に基づく高輝度・高円偏光度の実現を検討する。さらに、一次元的な集積から多層状態での集積までの制御を図り、発光性ナノ結晶をキラル空間中に孤立系から積層系(二次元配例、三次元配列系)までの相状態で充填する新たな発光性一次元構造体の作製を目指す。
|