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One and multiple photon induced generation and stabilization of multi-excitons in quantum dot superlattices

公募研究

研究領域高次複合光応答分子システムの開拓と学理の構築
研究課題/領域番号 17H05243
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関北海道大学

研究代表者

Biju V・Pillai  北海道大学, 電子科学研究所, 教授 (60392651)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
キーワードquantum dots / perovskites / superlattice / single-molecule studies / blinking / electron transfer / photoluminescence / perovskite / nanocrystal / charge migration / Photo-excited state / Exciton generation
研究実績の概要

This project accomplished two key goals: (1) controlled the photoluminescence blinking of quantum dots (CdSe-ZnS QDs) by the scavenging of deep holes generated in highly-excited QDs, which was by electron transfer beyond the limitations of Marcus Theory, and (2) generated and stablished multiple charge carriers in lead halide perovskite nanocrystals (PNCs), which was by the preparation of superlattices of PNCs. The above two results became possible by controlling the numbers of excitation photons, excitons generated and photoactivated nanocrystals. Blinking suppression in a QD and stabilization of charge carriers in PNC superlattices were accomplished by exceeding the conventional 1 photon: 1 exciton: 1 chromophore relation.
The above results were beyond the proposed goals, demonstrating (i) real-time blinking suppression in CdSe-ZnS QDs exposed to N,N-dimethylaniline (DMA), which was by electron transfer under a large positive Gibbs (free) energy change (ACS Nano 2018, 12, 9060) -beyond the expectations of Marcus theory. Furthermore, the blinking suppression was helpful for understanding and overcoming oxidation of PNCs (Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 4875). Also, this project accomplished optically-controlled amplified emission from PNC superlattices. Interestingly, under low-intensity excitation, a PNC superlattice showed unusually delayed emission (Angew. Chem. Int. Ed. 2017, 56, 1214), which became extremely fast and spatially confined at higher excitation intensities (ACS Energy Lett. 2018, 4, 133).

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 17件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 12件、 招待講演 11件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] IISER Trivandrum/Mahatma Gandhi University(インド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] City University of Hong Kong/Shanxi University(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] IISER, Trivandrum(India)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Photoinduced photoluminescence enhancement in self-assembled clusters of formamidinium lead bromide perovskite nanocrystals2019

    • 著者名/発表者名
      Ghimire Sushant、Nair Vijayakumar C.、Muthu Chinnadurai、Yuyama Ken-ichi、Vacha Martin、Biju Vasudevanpillai
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 印刷中 号: 19 ページ: 9335-9340

    • DOI

      10.1039/c8nr10082a

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Phase transfer reaction for the preparation of stable polymer-quantum dot conjugates2019

    • 著者名/発表者名
      Gopalan Geethy P.、Nair Anil Ajith、Ghimire Sushant、Joy Nidhin、Yuyama Ken-ichi、Biju Vasudevanpillai、Francis Raju
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology A: Chemistry

      巻: 371 ページ: 91-97

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2018.10.056

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Blinking Beats Bleaching: The Control of Superoxide Generation by Photo‐ionized Perovskite Nanocrystals2019

    • 著者名/発表者名
      Chouhan Lata、Ghimire Sushant、Biju Vasudevanpillai
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 58 号: 15 ページ: 4875-4879

    • DOI

      10.1002/ange.201900061

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stark Effect and Environment Induced Modulation of Emission in Single Halide Perovskite Nanocrystals2019

    • 著者名/発表者名
      Dharmendar Kumar Sharma, Shuzo Hirata, Vasudevanpillai Biju, Martin Vacha
    • 雑誌名

      ACS nano

      巻: 13 号: 1 ページ: 624-632

    • DOI

      10.1021/acsnano.8b07677

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Kinetics of singlet oxygen sensing using 9-substituted anthracene derivatives2019

    • 著者名/発表者名
      Devika Sasikumar, Reiko Kohara, Yuta Takano, Ken-ichi Yuyama, Vasudevanpillai Biju
    • 雑誌名

      Journal of Chemical Sciences

      巻: 131 号: 1 ページ: 5-5

    • DOI

      10.1007/s12039-018-1578-1

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Amplified and Multicolor Emission from Films and Interfacial Layers of Lead Halide Perovskite Nanocrystals2018

    • 著者名/発表者名
      Sushant Ghimire, Lata Chouhan, Yuta Takano, Kiyonori Takahashi, Takayoshi Nakamura, Ken-ichi Yuyama, Vasudevanpillai Biju
    • 雑誌名

      ACS Energy Letters

      巻: 1 号: 1 ページ: 133-141

    • DOI

      10.1021/acsenergylett.8b01916

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Excitons and Biexciton Dynamics in Single CsPbBr3 Perovskite Quantum Dots2018

    • 著者名/発表者名
      Bin Li, He Huang, Guofeng Zhang, Changgang Yang, Wenli Guo, Ruiyun Chen, Chengbing Qin, Yan Gao, Vasudevan P Biju, Andrey L Rogach, Liantuan Xiao, Suotang Jia
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 号: 24 ページ: 6934-6940

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b03098

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Crystallization of Methylammonium Lead Halide Perovskites by Optical Trapping2018

    • 著者名/発表者名
      Ken‐ichi Yuyama, Md Jahidul Islam, Kiyonori Takahashi, Takayoshi Nakamura, Vasudevanpillai Biju
    • 雑誌名

      Angew. Chem. Int. Ed.

      巻: 57 号: 41 ページ: 13424-13428

    • DOI

      10.1002/ange.201806079

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Blinking Suppression in Highly Excited CdSe/ZnS Quantum Dots by Electron Transfer under Large Positive Gibbs (Free) Energy Change2018

    • 著者名/発表者名
      Elizabeth Mariam Thomas, Sushant Ghimire, Reiko Kohara, Ajith Nair Anil, Ken-ichi Yuyama, Yuta Takano, K George Thomas, Vasudevanpillai Biju
    • 雑誌名

      ACS nano

      巻: 12 号: 9 ページ: 9060-9069

    • DOI

      10.1021/acsnano.8b03010

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum dot-polymer conjugates for stable luminescent displays2018

    • 著者名/発表者名
      Sushant Ghimire, Anjaly Sivadas, Ken-ichi Yuyama, Yuta Takano, Raju Francis, Vasudevanpillai Biju
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 10 号: 28 ページ: 13368-13374

    • DOI

      10.1039/c8nr01501e

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Preface for special issue on photosynergetics2018

    • 著者名/発表者名
      Biju Vasudevanpillai、Mori Tadashi、Asahi Tsuyoshi、Miyasaka Hiroshi
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology C: Photochemistry Reviews

      巻: 34 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2018.02.003

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Development of Technologies for Sensing Ozone in Ambient Air2018

    • 著者名/発表者名
      安藤昌儀、Vasudevanpillai Biju, 茂里康
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 34 号: 3 ページ: 263-271

    • DOI

      10.2116/analsci.34.263

    • NAID

      130006470747

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantum Dot-Peptide Nanoassembly on Mesoporous Silica Nanoparticle for Biosensing2018

    • 著者名/発表者名
      Sasidharan Pillai Sreenadh, Hiroshi Yukawa, Daisuke Onoshima, Vasudevanpillai Biju, Yoshinobu Baba
    • 雑誌名

      Nano Hybrids and Composites

      巻: 19 ページ: 55-72

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書 2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Relations of exciton dynamics in quantum dots to photoluminescence, lasing, and energy harvesting2018

    • 著者名/発表者名
      Sushant Ghimire, Vasudevanpillai Biju
    • 雑誌名

      Journal of Photochemistry and Photobiology C

      巻: 37 ページ: 137-151

    • DOI

      10.1016/j.jphotochemrev.2018.01.004

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In vivo ROS production and use of oxidative stress-derived biomarkers to detect the onset of diseases such as Alzheimer's disease, Parkinson's disease, and diabetes.2017

    • 著者名/発表者名
      Aya Umeno, Vasudevanpillai Biju, Yasukazu Yoshida
    • 雑誌名

      Free Radical Research

      巻: 印刷中 号: 4 ページ: 413-427

    • DOI

      10.1080/10715762.2017.1315114

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Blue‐Emitting Electron‐Donor/Acceptor Dyads for Naked‐Eye Fluorescence Detection of Singlet Oxygen2017

    • 著者名/発表者名
      Reiko Kohara, Ken‐ichi Yuyama, Yasushi Shigeri, Vasudevanpillai Biju
    • 雑誌名

      ChemPhotoChem

      巻: 1 号: 7 ページ: 299-303

    • DOI

      10.1002/cptc.201700046

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Reversible photoluminescence sensing of gaseous alkylamines using CdSe-based quantum dots2017

    • 著者名/発表者名
      Masanori Ando, Takuya Kamimura, Koichi Uegaki, Vasudevanpillai Biju, Jennifer T Damasco Ty, Yasushi Shigeri
    • 雑誌名

      Sensors and Actuators B: Chemical

      巻: 246 ページ: 1074-1079

    • DOI

      10.1016/j.snb.2017.01.058

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Incessant and Intermittent Photoluminescence from Semiconductor Nanocrystals: Challenges and prospects2019

    • 著者名/発表者名
      Biju Vasudevan Pillai
    • 学会等名
      MATCON
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Extended Diffusion of Charge Carriers in Perovskite Nanocrystal Assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Sushant GHIMIRE, Lata CHOUHAN, Ken-ichi YUYAMA, Yuta TAKANO, Vasudevan Pillai BIJU
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Photoluminescence of Semiconductor Quantum Dots: The Roles of Electron Donors/Acceptors and Incident Photon Flux2018

    • 著者名/発表者名
      Biju Vasudevan Pillai
    • 学会等名
      NANO2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Electron Transfer under Large Positive Gibbs Energy: Highly-excited Quantum Dots for Energy Harnessing and Photocatalysis2018

    • 著者名/発表者名
      Biju Vasudevan Pillai
    • 学会等名
      水素社会のための第3回国際シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Crystallization of mixed chloride-bromide methylammonium lead perovskites by optical trapping at solution surface2018

    • 著者名/発表者名
      Kenichi Yuyama, Md Jahidul Islam, Vasudevan Pillai Biju
    • 学会等名
      2018年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Blinking Suppression in Quantum Dots by Electron Transfer under Large Positive Gibbs Energy Change2018

    • 著者名/発表者名
      Biju Vasudevan Pillai
    • 学会等名
      14th IUPAC International Conference on Novel Materials and their Synthesis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Control of Perovskite Nanocrystal Oxidation by Charge Carrier Trapping2018

    • 著者名/発表者名
      Lata Chouhan,Sushant Ghimire, Kenichi Yuyama, Yuta Takano, Vasudevan Pillai Biju
    • 学会等名
      The 19th RIES-HOKUDAI International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Kinetic Studies of Singlet Oxygen sensing using 9-substituted anthracene derivatives; Comparison of coumarin conjugated anthracene with 9-methyl anthracene.2018

    • 著者名/発表者名
      Devika Sasikumar, Yuta Takano, Kenichi Yuyama, Vasudevan Pillai Biju
    • 学会等名
      The 19th RIES-HOKUDAI International Symposium
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Crystallization of Methylammonium Lead Halide Perovskites Controlled by Laser Trapping at Solution Surface2018

    • 著者名/発表者名
      Ken-ichi Yuyama, Md Jahidul Islam, Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      Asian Photochemistry Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Dynamics of Photogenerated Charge Carriers in Perovskite Nanocrystal Films2018

    • 著者名/発表者名
      Sushant Ghimire, Kenichi Yuyama, Yuta Takano, Vasudevan Pillai Biju
    • 学会等名
      Asian Photochemistry Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Blinking Suppression of CdSe/ZnS Quantum Dots by Photoinduced Electron Transfer under Large Positive Free Energy Change2018

    • 著者名/発表者名
      Biju Vasudevan Pillai
    • 学会等名
      Asian Photochemistry Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Extended Diffusion of Charge Carriers in Perovskite Nanocrystal Assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Sushant GHIMIRE, Lata CHOUHAN, Kenichi YUYAMA, Yuta TAKANO, Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      日本化学会第98春季年会2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] A Few Intracellular Pathways Of Quantum Dot Bioconjugates2017

    • 著者名/発表者名
      Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      MAF2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Single molecule detections &Bioimaging using Semiconductor Nanocrystals.2017

    • 著者名/発表者名
      Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      Emerging Frontiers in Chemical Science 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Quantum Dots for Single Molecule Detections: Recent Progress and Challenges2017

    • 著者名/発表者名
      Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      2017 RIES-CIS Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Semiconductor Quantum Dots in Single Molecule Detections: Prospects and challenges2017

    • 著者名/発表者名
      Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      ICPA
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Semiconductore Quantum Dots for Single-molecule Detections in Living Cells: Challenges and Progress2017

    • 著者名/発表者名
      Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      Nanobiotechnology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Semiconductor Quontum Dots in Bioimagion: Progress and Challenges2017

    • 著者名/発表者名
      Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      9th Bangalore India NANO
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fluorescence Detection of Singlet Oxygen Using Intramolecular Electron Donor-Acceptor Dyads2017

    • 著者名/発表者名
      Reiko Kohara, Kenichi Yuyama, Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 界面での半導体ナノ材料の光トラッピング2017

    • 著者名/発表者名
      Kenichi YUYAMA, Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      2017年光化学討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] The Dynamics of Photogenerated Charge Carriers in Self-Assembled Semiconductor Nanocrystal Structures2017

    • 著者名/発表者名
      Sushant Ghimire, Vijayakumar C. Nair, Kenichi Yuyama, Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      The 18th RIES-Hokudai International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Electron Donor-Acceptor Dyads for Singlet Oxygen Detection: Oxidation vs Dimerization2017

    • 著者名/発表者名
      Reiko Kohara, Kenichi Yuyama, Vasudevanpillai Biju
    • 学会等名
      The 18th RIES-Hokudai International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] Blinking suppression in highly excited Q dots

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Quantum dot-polymer conjugates

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] Excitons dynamics in perovskite quantum dots

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] “ペロブスカイトナノ結晶薄膜、ペロブスカイトナノ決勝薄膜の製造方法、発光素子、光電変換素子、表示装置および電子機器“2018

    • 発明者名
      Biju Vasudevan Pillai
    • 権利者名
      Biju Vasudevan Pillai
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2019-12-27  

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