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電子をプローブとする界面機能の単一微粒子分光とフェムト秒近赤外分光による研究

公募研究

研究領域分子高次系機能解明のための分子科学―先端計測法の開拓による素過程的理解
研究課題/領域番号 22018029
研究種目

特定領域研究

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関関西学院大学

研究代表者

玉井 尚登  関西学院大学, 理工学部, 教授 (60163664)

研究期間 (年度) 2010 – 2011
研究課題ステータス 完了 (2011年度)
配分額 *注記
3,800千円 (直接経費: 3,800千円)
2011年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
2010年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
キーワード半導体量子ドット / オージェ効果 / 単一微粒子分光 / 発光明滅現象 / フェムト秒近赤外分光 / 水素結合 / 倍音ダイナミクス
研究概要

本研究では積極的に電子移動をプローブに用い,Auナノ微粒子の接合したCdSeナノロッド(NRs)やCdTe量子ドット(QDs)-メチルビオローゲン(MV^<2+>)系の単一微粒子分光を行うと共に,電子移動反応によりBlinkingがどのような影響を受けるのか解析した。さらにDNA cdTe QDsを吸着させ,1次元系の励起エネルギー移動ダイナミクスを顕微分光で解析した。
半導体NRsの単一微粒子分光 CdSe NRsの単一微粒子測定から,集団よりバンド幅の狭い発光が観測された。CdSe NRsは金ナノ微粒子の接合により発光強度が著しく減少し,単一微粒子測定を行うとパルス応答に近い寿命が主に観測された。単一微粒子でも寿命は単一指数関数ではなく,CdSe NRsの長軸サイズと励起子拡散の効果が寄与しているものと考えられた。また金を接合したCdSe NRsのON状態だけでなくOFF状態(イオン化状態)からの電子移動ダイナミクスとその単一微粒子特性を明らかにした。
CdTb QDs-MV^<2+>系の電子移動と単一微粒子分光アニオン性CdTe QDsに消光剤としてMV^<2+>を加えると,吸着と電子移動により極低濃度で消光が起こる。その電子移動ダイナミクスをフェムト秒レーザー分光で解析し,1S状態から電子移動とMV^+の生成過程を観測した。単一微粒子分光の結果,ON状態の確率分布関数の指数αは電子移動によって著しく大きな値を持つことが分かった。
DNA-CdTe QDs系の励起エネルギー移動と顕微分光カチオン性CdTe QDsとλ-DNAからDNA-QDs結合体をガラス基板上に調整し,単一微粒子分光による蛍光像,発光スペクトル,蛍光寿命測定を行った。その結果,10μm以上の長さを持つDNA-QDsをガラス基板上に伸張固定化できる事を見いだし,時間分解スペクトルの解析から,QDs間の励起エネルギー移動を解明した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

単一微粒子分光に関する研究は順調に進んでいるが,OPA装置の問題もあり,水素結合ダイナミクスのフェムト秒近赤外分光による解析が遅れている。

今後の研究の推進方策

界面の機能の観点から,引き続き半導体量子ドットの単一微粒子分光の研究展開を積極的に行う。

報告書

(2件)
  • 2011 実績報告書
  • 2010 実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2012 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (16件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Photofabrication of Fullerene-Shelled Quantum Dots Supramolecular Nanoparticles for Solar Energy Harvesting2012

    • 著者名/発表者名
      N.Tamai, E.S.Shibu
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 6 号: 2 ページ: 1601-1608

    • DOI

      10.1021/nn204567d

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Luminescence Enhancement of Water Soluble CdTe Quantum Dots by Proper Surface Modification with Ethylene Diamine2011

    • 著者名/発表者名
      N.Tamai, A.Mandal
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Lett.

      巻: 507 号: 4-6 ページ: 248-252

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2011.03.086

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Surface Defects on Auger Recombination in Colloidal CdS Quantum Dots2011

    • 著者名/発表者名
      N.Tamai, Y.Kobayashi
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.Lett.

      巻: 2 号: 9 ページ: 1051-1055

    • DOI

      10.1021/jz200254n

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Auger Recombination Dynamics in Hybrid Silica-Coated CdTe Nanocrystals2011

    • 著者名/発表者名
      Gabriel Sagarzazu
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Chem.Phys.

      巻: 13 ページ: 3227-3230

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Size-Dependent Multiexciton Spectroscopy and Moderate Temperature Dependence of Biexciton Auger Recombination in Colloidal CdTe Quantum Dots2010

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Kobayashi
    • 雑誌名

      J.Phys.Chem.C

      巻: 114 ページ: 17550-17556

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Au-CdSeナノロッドの単一微粒子分光2012

    • 著者名/発表者名
      SAGARZAZU Gabriel・井上洸紀・寺西利治・増尾貞弘・玉井尚登
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      2012-03-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 水溶性CdTe量子ドット-アクセプター系の電子移動とオージェ再結合の時間分解レーザー分光2012

    • 著者名/発表者名
      Utami Prihastyanti Monika・Sagaruzazu Gabriel・王莉・玉井尚登
    • 学会等名
      日本化学会第92春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学
    • 年月日
      2012-03-25
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] 貴金属と半導体のナノ構造制御と励起素過程2011

    • 著者名/発表者名
      玉井尚登
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター(招待講演)
    • 年月日
      2011-09-22
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] CdS半導体ナノ結晶における励起子間相互作用の界面構造依存性2011

    • 著者名/発表者名
      小林洋一・山口宏・玉井尚登
    • 学会等名
      第5回分子科学討論会
    • 発表場所
      札幌コンベンションセンター
    • 年月日
      2011-09-21
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Electron transfer and multiexciton dynamics in CdTe quantum dots by femtosecond laser spectroscopy2011

    • 著者名/発表者名
      PRIHASTYANTI Monika Nur Utami; TAMAI Naoto
    • 学会等名
      2011年光化学討論会
    • 発表場所
      宮崎湖畔コンベンションセンター
    • 年月日
      2011-09-08
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Single-particle spectroscopy and picosecond depolarization dynamics of CdTe QDs bound to DNA2011

    • 著者名/発表者名
      KUDO Shinya; TAMAI Naoto
    • 学会等名
      2011年光化学討論会
    • 発表場所
      宮崎湖畔コンベンションセンター
    • 年月日
      2011-09-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] Ultrafast dynamics and single particle spectroscopy of Au-CdSe nanorods2011

    • 著者名/発表者名
      SAGARZAZU Gabriel; SARUYAMA Masaki; TERANISHI Toshiharu; MASUO Sadahiro; TAMAI Naoto
    • 学会等名
      2011年光化学討論会
    • 発表場所
      宮崎湖畔コンベンションセンター
    • 年月日
      2011-09-07
    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [学会発表] コアシェル型InP/ZnS量子ドットのオージェ再結合と単一微粒子分光-シェル厚依存性-2011

    • 著者名/発表者名
      竹内彰
    • 学会等名
      日本化学会第91春季年会
    • 発表場所
      神奈川大学 横浜キャンパス
    • 年月日
      2011-03-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] PbSナノ結晶のキャリア増幅と界面依存性の時間分解分光による研究2011

    • 著者名/発表者名
      関東詩織
    • 学会等名
      日本化学会第91春季年会
    • 発表場所
      神奈川大学,横浜キャンパス
    • 年月日
      2011-03-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] CdTe半導体量子ドットの励起子生成過程と複数励起子間相互作用に関する研究2011

    • 著者名/発表者名
      小林洋一
    • 学会等名
      日本化学会第91春季年会
    • 発表場所
      神奈川大学 横浜キャンパス
    • 年月日
      2011-03-28
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Multiexciton Spectroscopy and Temperature Dependence of Auger Recombination in CdTe Quantum Dots2010

    • 著者名/発表者名
      Naoto Tamai
    • 学会等名
      The 7th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience
    • 発表場所
      Daegu, Korea
    • 年月日
      2010-10-24
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Time-Resolved Laser Spectroscopy of Highly Photoluminescent Silica-Coated CdTe Nanocrystals2010

    • 著者名/発表者名
      SAGARZAZU Gabriel
    • 学会等名
      第4回分子科学討論会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2010-09-17
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] CdTe量子ドットのAuger再結合の温度依存性2010

    • 著者名/発表者名
      小林洋一
    • 学会等名
      第4回分子科学討論会
    • 発表場所
      大阪大学 豊中キャンパス
    • 年月日
      2010-09-14
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] 単一CdSeおよびCdTe量子ドットの発光挙動評価2010

    • 著者名/発表者名
      高橋陽平
    • 学会等名
      光化学討論会
    • 発表場所
      千葉大学 西千葉キャンパス
    • 年月日
      2010-09-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Femtosecond Transient Absorption Spectroscopy and Single Particle Spectorscopy of Core-shell InP/ZnS Quantum Dots2010

    • 著者名/発表者名
      TAKEUCHI, Akira
    • 学会等名
      光化学討論会
    • 発表場所
      千葉大学 西千葉キャンパス
    • 年月日
      2010-09-09
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Temperature on Biexciton Auger Recombination of Cadmium Telluride Quantum Dots2010

    • 著者名/発表者名
      Yoichi Kobayashi
    • 学会等名
      XXIIIth IUPAC Symposium on Photochemistry
    • 発表場所
      Ferrara, Italy
    • 年月日
      2010-07-13
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://sci-tech.ksc.kwansei.ac.jp/~tamai/Top.htm

    • 関連する報告書
      2011 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://sci-tech.ksc.kwansei.ac.jp/~tamai/Top.htm

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書

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公開日: 2010-08-23   更新日: 2018-03-28  

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