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2018 年度 実績報告書

半導体ナノ微粒子系の多励起子素過程の解明と光応答分子システムへの応用

計画研究

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 26107005
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)

研究分担者 増尾 貞弘  関西学院大学, 理工学部, 教授 (80379073)
研究期間 (年度) 2014-07-10 – 2019-03-31
キーワード半導体ナノ微粒子 / 多励起子素過程 / 時間分解レーザー分光 / 単一微粒子分光 / フォトクロミック分子
研究実績の概要

半導体ナノ微粒子(SNPs)および多励起子の関与する以下の研究を中心に行った。
1.CdSeコアを種々の厚みを持つZnSシェルで覆ったCdSe/ZnS core/shell QDsにアクセプター分子(メチルビオローゲン)を接合したハイブリッド系HNsの電子移動反応は,高励起状態からのホット電子移動が存在すること,またその反応速度はシェル厚みに余り依存しない事を解明した。さらに,CdTe QDsにアクセプター分子としてフラーレンC60を接合したCdTe QDs-C60 HNsの電子移動反応は,(1) バンド端1S(e) からの電子移動がCdTe QDsの直径の増加と共に遅くなること,(2) 高励起状態からのホット電子移動が存在し,その速度定数はQDsの直径に対して極大が存在すること,等の新たな現象を見出した。
2.有機-無機ペロブスカイト結晶のレーザー発振に関する顕微過渡吸収分光のダイナミクスをレート方程式を用いた数値計算によってシミュレーションした。その結果,多励起子生成の初期段階で,ホットキャリアの拡散速度が通常の励起子拡散よりも一桁近く大きい事がレーザー発振に重要な役割を果たしていることを見出した。
3.CdTe QDsに光応答分子(DAE)を接合したHNsにおける光応答の励起波長依存性を解析したところ,HNsではDAE開環体の吸収がない波長でも閉環反応が進行する事を見出し,DAEとQDsとCT的相互作用が重要な事を明らかにした。
4.自己集合を示す新規ペリレンビスイミド(PBI)色素を用いる事により,SNPsを配列構造制御する事に成功した。
5.テトラセンおよびペンタセン誘導体の二量体,三量体の分子内一重項分裂(iSF)をフェムト秒可視~近赤外過渡吸収分光で解析したところ,三量体のiSFは二量体とほぼ同程度であり,中間体経由のmechanismを提案した。

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。

  • 研究成果

    (42件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 12件、 招待講演 5件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Kinetically and Thermodynamically Controlled Nanostructures of Perylene-Substituted Lophine Derivatives2019

    • 著者名/発表者名
      Usui Ryosuke、Yamauchi Mitsuaki、Ishibashi Yukihide、Tsutsumi Osamu、Asahi Tsuyoshi、Masuo Sadahiro、Tamai Naoto、Kobayashi Yoichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 ページ: 10145~10152

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b01391

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Photoconversion of 6,13-α-diketopentacene single crystals exhibiting light intensity-dependent morphological change2019

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Mitsuaki、Miyamoto Yuya、Suzuki Mitsuharu、Yamada Hiroko、Masuo Sadahiro
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 21 ページ: 6348~6353

    • DOI

      10.1039/C8CP06594B

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Durian-Shaped CdS@ZnSe Core@Mesoporous-Shell Nanoparticles for Enhanced and Sustainable Photocatalytic Hydrogen Evolution2018

    • 著者名/発表者名
      Lian Zichao、Sakamoto Masanori、Kobayashi Yoichi、Tamai Naoto、Ma Jun、Sakurai Tsuneaki、Seki Shu、Nakagawa Tatsuo、Lai Mingwei、Haruta Mitsutaka、Kurata Hiroki、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 ページ: 2212~2217

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b00789

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Quasi-Type II Carrier Distribution in CdSe/CdS Core/Shell Quantum Dots with Type I Band Alignment2018

    • 著者名/発表者名
      Wang Li、Nonaka Kouhei、Okuhata Tomoki、Katayama Tetsuro、Tamai Naoto
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 ページ: 12038~12046

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.7b11684

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stepwise Two-Photon-Induced Electron Transfer from Higher Excited States of Noncovalently Bound Porphyrin-CdS/ZnS Core/Shell Nanocrystals2018

    • 著者名/発表者名
      Uno Takuma、Koga Masafumi、Sotome Hikaru、Miyasaka Hiroshi、Tamai Naoto、Kobayashi Yoichi
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry Letters

      巻: 9 ページ: 7098~7104

    • DOI

      10.1021/acs.jpclett.8b03106

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Plasmonic p-n Junction for Infrared Light to Chemical Energy Conversion2018

    • 著者名/発表者名
      Lian Zichao、Sakamoto Masanori、Vequizo Junie J. M.、Ranasinghe C. S. Kumara、Yamakata Akira、Nagai Takuro、Kimoto Koji、Kobayashi Yoichi、Tamai Naoto、Teranishi Toshiharu
    • 雑誌名

      Journal of the American Chemical Society

      巻: 141 ページ: 2446~2450

    • DOI

      10.1021/jacs.8b11544

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Colloidal Quantum Dot Arrangement Assisted by Perylene Bisimide Self‐Assembly2018

    • 著者名/発表者名
      Yamauchi Mitsuaki、Masuo Sadahiro
    • 雑誌名

      Chemistry - A European Journal

      巻: 25 ページ: 167~172

    • DOI

      10.1002/chem.201805119

    • 査読あり
  • [学会発表] CdTe 量子ドット-フラーレン系におけるキャリア移動ダイナミク スの粒径依存性2019

    • 著者名/発表者名
      郡 捷太, 片山 哲郎, 玉井 尚登
    • 学会等名
      日本化学会第99回春期年会
  • [学会発表] ZnSe 量子ドット-フラーレン系におけるキャリア移動素過程2019

    • 著者名/発表者名
      田邉 陽子・郡 捷太・碓井 悠大 ・片山 哲郎・玉井 尚登
    • 学会等名
      日本化学会第99回春期年会
  • [学会発表] CdTe 量子ドット-ジアリールエテン誘導体ハイブリット系のフォ トクロミック反応2019

    • 著者名/発表者名
      片岡 大征・柴山 大樹・碓井 悠大・片山 哲郎・森本 正 和・ 入江 正浩・玉井 尚登
    • 学会等名
      日本化学会第99回春期年会
  • [学会発表] CdSe/ZnS 量子ドット-メチルビオローゲン系の電子移動ダイナミ クス2019

    • 著者名/発表者名
      辻 康佑,碓井 悠大,片山 哲郎, 玉井 尚登
    • 学会等名
      日本化学会第99回春期年会
  • [学会発表] CsPbX3 ナノ結晶-色素分子ハイブリッド系の励起子ダイナミクス2019

    • 著者名/発表者名
      助吉 拓哉・片山 哲郎・玉井 尚登
    • 学会等名
      日本化学会第99回春期年会
  • [学会発表] CdSe ナノロッドージアリールエテン誘導体ハイブリッド系の励起子ダイナミクスと反応効率2019

    • 著者名/発表者名
      柴山 大樹・碓井 悠大・片山 哲郎・森本 正和・入江 正浩・玉井 尚登
    • 学会等名
      日本化学会第99回春期年会
  • [学会発表] InP および関連 III-V 族半導体量子ドットの合成とその光物性2019

    • 著者名/発表者名
      藤高 綾那・碓井 悠大・片山 哲朗・玉井 尚登
    • 学会等名
      日本化学会第99回春期年会
  • [学会発表] Intramolecular Singlet Fission in Acene Dimers and Trimers2019

    • 著者名/発表者名
      Li Wang, Sunna Jung, Toshiyuki Hamura, Naoto Tamai
    • 学会等名
      日本化学会第99回春期年会
  • [学会発表] 量子ドット-有機分子ハイブリッド構造の高感度蛍光計測2019

    • 著者名/発表者名
      増尾貞弘
    • 学会等名
      2019 OCUシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] 半導体ナノ粒子を対象とした単一粒子発光分光2019

    • 著者名/発表者名
      増尾貞弘
    • 学会等名
      日本分光学会関西支部平成30年度第3回講演会
    • 招待講演
  • [学会発表] Photochemistry of Semiconductor and Metal Nanoparticles: Effects of Size and Quantum Confinements on Carrier Dynamics2018

    • 著者名/発表者名
      Naoto Tamai
    • 学会等名
      The 14th Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience-2018
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Hot Carrier Transfer in Semiconductor Nanocrystals: Effect of Quantum Confinements2018

    • 著者名/発表者名
      Naoto Tamai, Tomoki Okuhata, Tetsuro Katayama
    • 学会等名
      10th Biannual Conference on Quantum Dots
    • 国際学会
  • [学会発表] DYNAMICS OF HOT ELECTRON TRANSFER IN SEMICONDUCTOR QUANTUM DOTS-FULLERENE HYBRID SYSTEMS2018

    • 著者名/発表者名
      Shota Kori, Tomoki Okuhata, Tetsuro Katayama, Naoto Tamai
    • 学会等名
      27th IUPAC International Symposium on Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] LUMINESCENCE SWITCHING OF SEMICONDUCTOR NANORODS BY A PHOTOCHROMIC DIARYLETHENE DERIVATIVE2018

    • 著者名/発表者名
      Daiki Shibayama, Kenta Uemoto, Ken Kinoshita, Yuta Usui, Tetsuro Katayama, Masakazu Morimoto, Masahiro Irie, Naoto Tamai
    • 学会等名
      27th IUPAC International Symposium on Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] EXCITON DYNAMICS OF CSPBX3 NANOCRYSTALS-PT HYBRID NANOSTRUCTURE2018

    • 著者名/発表者名
      Takuya Sukeyoshi, Tetsuro Katayama, Naoto Tamai
    • 学会等名
      27th IUPAC International Symposium on Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct Observation of Carrier Dynamics in an Organic-Inorganic Perovskite Crystal by Femtosecond Transient Absorption Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Teturo Katayama, Harunobu Suenaga, Naoto Tamai
    • 学会等名
      27th IUPAC International Symposium on Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] 半導体ナノロッドージアリールエテン誘導体ハイブリッド系の励起子 ダイナミクスと発光制御2018

    • 著者名/発表者名
      柴山大樹,上本健太,木下賢,碓井 悠大,片山哲郎,森本正和, 入江正弘,玉井尚登
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
  • [学会発表] フェムト秒顕微過渡吸収測定法による有機-無機ペロブスカイト結晶の -無機ペロブスカイト結晶の 非線形発光ダイナミクスの観測2018

    • 著者名/発表者名
      片山哲郎,玉井尚登
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
  • [学会発表] 半導体ナノ粒子-ジアリールエテン誘導体を用いた新奇光応答システムの構築と相互作用2018

    • 著者名/発表者名
      碓井悠大,柴山大樹,木下賢,上本健太, 片山哲郎,森本正和,入江正浩,玉井尚登
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
  • [学会発表] CsPbX3-Pt ハイブリッド系の励起子ダイナミクス2018

    • 著者名/発表者名
      助吉拓哉,片山哲郎,玉井尚登
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
  • [学会発表] ZnSe 量子ドットの励起子ダイナミクスとキャリア移動2018

    • 著者名/発表者名
      田邉陽子,郡捷太,碓井悠大, 片山哲郎, 玉井尚登
    • 学会等名
      第12回分子科学討論会
  • [学会発表] CdTe 量子ドット-フラーレンハイブリッド系のホット電子移動と粒系依存性2018

    • 著者名/発表者名
      郡捷太・奥畑智貴・片山哲郎・玉井尚登
    • 学会等名
      2018年光化学討論会
  • [学会発表] Intramolecular singlet fission in pentacene and tetracene oligomers2018

    • 著者名/発表者名
      WANG, Li・JUNG, Sunna・ HAMURA, Toshiyuki・TAMAI, Naoto
    • 学会等名
      2018年光化学討論会
  • [学会発表] Supramolecular Coaggregation of Quantum Dot and Organic Dye2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yamauchi, S. Masuo
    • 学会等名
      10th Biannual Conference on Quantum Dots
    • 国際学会
  • [学会発表] Photoswitching Emission Behavior of a Single Quantum Dot Using Photochromic Reaction of Diarylethene2018

    • 著者名/発表者名
      N. Yano, Y. Hirata, M. Yamauchi, S. Masuo
    • 学会等名
      10th Biannual Conference on Quantum Dots
    • 国際学会
  • [学会発表] Control of Quantum Dot arrangement by self-assembly of perylene bisimide2018

    • 著者名/発表者名
      M. Yamauchi, S. Masuo
    • 学会等名
      27th IUPAC International Symposium on Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of Time-Dependent Emission Behaviors of CsPbX3 Perovskite Single Quantum Dots During Halide-Exchange Reaction2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshimura, M. Yamauchi, S. Masuo
    • 学会等名
      27th IUPAC International Symposium on Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of Interaction between a Single Perovskite Nanocrystal and a Metal-Coated AFM Tip2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakagawa, M. Yamauchi, S. Masuo
    • 学会等名
      27th IUPAC International Symposium on Photochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] 半導体ナノ粒子の光機能制御と配列制御2018

    • 著者名/発表者名
      増尾貞弘
    • 学会等名
      愛媛大学ミニシンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation of time-dependent emission behaviors of a single perovskite nanocrystal during halide-exchange reaction2018

    • 著者名/発表者名
      H. Yoshimura, M. Yamauchi, S. Masuo
    • 学会等名
      2018年光化学討論会
  • [学会発表] Control of emission behavior of a single quantum dot using photoisomerization of diarylethene2018

    • 著者名/発表者名
      N. Yano, M. Yamauchi, S. Masuo
    • 学会等名
      2018年光化学討論会
  • [学会発表] プラズモニックナノ構造を用いた単一ペロブスカイトナノ結晶の発光制御2018

    • 著者名/発表者名
      中川高輝、山内光陽、増尾貞弘
    • 学会等名
      2018年光化学討論会
  • [学会発表] Control of Multiexciton Emission and Arrangement of Colloidal Quantum Dots2018

    • 著者名/発表者名
      S. Masuo
    • 学会等名
      18th International Symposium on Advanced Organic Photonics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ペリレンビスイミドの自己集合を利用した量子ドット配列の制御2018

    • 著者名/発表者名
      山内光陽、増尾貞弘
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
  • [図書] 光化学フロンティア2018

    • 著者名/発表者名
      水野 一彦、宮坂 博、池田 浩(編) 玉井 尚登(20章)
    • 総ページ数
      430
    • 出版者
      化学同人
    • ISBN
      978-4-7598-1419-4

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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