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2018 年度 実績報告書

コロイダル量子ドットを基盤とする単一粒子光メモリ

研究課題

研究課題/領域番号 16K13630
研究機関熊本大学

研究代表者

木田 徹也  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (70363421)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード量子ドット / ポリオキソ酸 / クエンチング / 電子移動 / 光メモリ
研究実績の概要

2~10 nm程度の大きさをもつ半導体ナノ結晶は量子ドット(Quantum Dots)と呼ばれ、発光材料として大きく期待されている。量子ドットからの蛍光の可逆的変調は、イメージングプローブ、バイオセンシング、光メモリなど様々な用途を可能にするので、特に興味深い。本研究では、量子ドットをレドックスクラスターであるポリオキソ酸(POM)と組み合わせて、蛍光のON/OFFスイッチングを試みた。昨年度に引き続き、高い蛍光量子収率(90%)を有する鉛ハロゲン系ペロブスカイトに着目し、その量子ドットの合成およびポリオキソ酸と組み合わせて、ペロブスカイトからの蛍光の制御を試みた。まずCsPbBr3量子ドットを合成し、W10O32ポリオキソ酸との相互作用を調べたが、本量子ドットの耐久性が極めて低く、蛍光強度の急激な減少が見られた。そこで、量子ドットを酸化物と複合化したところ、耐久性が大きく向上したため、これを用いて蛍光消光および蛍光寿命測定を行った。その結果、光照射によってペロブスカイト量子ドットに生成した励起電子が、効率よくポリオキソ酸に移動することを明らかにした。特にCsPbBr3量子ドットをTiO2でコーティングすることで、光誘起電子移動(PET)により一電子還元体(POM-)が生成し、蛍光の消光が生じた。POM-は大気中の酸素により再酸化された。この還元・酸化を繰り返すことで、量子ドットからの PL発光をスイッチする事に成功した。本研究で成功した量子ドットからの発光のON/OFFコントロールは、新しい光記録技術につながると期待される。量子ドット-ポリ酸における電子移動の詳細は他の系にも展開できる基礎知見を与え、ポリ酸自体も新しい消光剤であるので、本成果は学術的・社会的に大きな意味がある。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2018

すべて 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] 照明用高輝度量子ドット材料の合成2018

    • 著者名/発表者名
      明石優志, 佐土原功樹, Azzah Dyah Pramata,佐々木満, Armando T. Quitain, 木田徹也
    • 学会等名
      第55回化学関連支部合同九州大会, 北九州, 2018/6/30
  • [学会発表] Development of Perovskite Quantum Dots with High Stability for Optical Applications2018

    • 著者名/発表者名
      明石優志, 木田徹也
    • 学会等名
      第29回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会, 阿蘇, 2018/7/13
  • [学会発表] Development of lead-free Perovskite Quantum Dots for optoelectrical applications2018

    • 著者名/発表者名
      冨永周平, 佐々木満, Armando T. Quitain, 木田徹也
    • 学会等名
      第29回九州地区若手ケミカルエンジニア討論会, 阿蘇, 2018/7/13
  • [学会発表] 安定性改善を目的とした量子ドット-酸化物複合体の作製2018

    • 著者名/発表者名
      明石優志, 木田徹也
    • 学会等名
      トークシャワー・イン・九州2018, 南阿蘇, 2018/9/3
  • [学会発表] 発光デバイス用鉛フリーペロブスカイト量子ドットの開発2018

    • 著者名/発表者名
      冨永周平, 明石優志, 佐々木満, Armando T. Quitain, 木田徹也
    • 学会等名
      トークシャワー・イン・九州2018, 南阿蘇, 2018/9/3
  • [学会発表] 酸化物との複合化によるCsPbX3ペロブスカイト量子ドット蛍光体の安定性改善2018

    • 著者名/発表者名
      明石優志, 川島慎平, 冨永周平, Azzah Dyah Pramata, 佐々木満, Armando T. Quitain, 木田徹也
    • 学会等名
      2018年電気化学秋季大会, 金沢大学, 2018/9/26
  • [学会発表] Development of perovskite quantum dots with high stability for optelectrical applications2018

    • 著者名/発表者名
      明石優志, 佐土原功樹, Azzah Dyah Pramata, 佐々木満, Armando T. Quitain, 木田徹也
    • 学会等名
      Joint International Symposium "Multifunctional Reacters and Process Intensification for Chemical, Petrochemical and Biorefinery Industries", Chulalongkorn Univ. , Thailand, 2018/6/1
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of lead-free Perovskite Quantum Dots for optoelectrical materials2018

    • 著者名/発表者名
      冨永周平, 佐々木満, Armando T. Quitain, 木田徹也
    • 学会等名
      Joint International Symposium "Multifunctional Reacters and Process Intensification for Chemical, Petrochemical and Biorefinery Industries", Chulalongkorn Univ. , Thailand, 2018/6/1
    • 国際学会
  • [学会発表] セラミックスとの複合化による鉛ハロゲン系ペロブスカイト型量子ドットの安定性改善2018

    • 著者名/発表者名
      明石優志, 川島慎平, 冨永周平, Azzah Dyah Pramata, 佐々木 満, Armando T. Quitain, 木田徹也
    • 学会等名
      平成 30 年度日本セラミックス協会九州支部秋季研究発表会, 熊本市, 2018/11/22
  • [学会発表] 鉛フリーハロゲン系ペロブスカイトナノ結晶の湿式合成2018

    • 著者名/発表者名
      冨永周平, 明石優志, Azzah Dyah Pramata, 佐々木 満, Armando T. Quitain, 木田徹也
    • 学会等名
      平成 30 年度日本セラミックス協会九州支部秋季研究発表会, 熊本市, 2018/11/22
  • [産業財産権] 量子ドット薄膜、量子ドット薄膜の形成方法、量子ドット薄膜を用いたL ED素子、量子ドット薄膜を用いたEL素子、量子ドット薄膜を用いた放電灯及び量子ド ット薄膜を用いた無電極放電灯2018

    • 発明者名
      木田徹也、松本勇、西浦由成
    • 権利者名
      国立大学法人熊本大学、天草池田電機株式会社
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2018-110215号

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公開日: 2019-12-27  

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