| 研究課題/領域番号 |
18K14195
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| 研究機関 | 関西学院大学 |
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研究代表者 |
山内 光陽 関西学院大学, 理工学部, 助教 (20802226)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 量子ドット / 有機色素 / 自己集合 / 超分子化学 / 有機無機ハイブリッド |
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| 研究実績の概要 |
数nmの粒径をもつコロイド状半導体ナノ結晶は量子ドットと呼ばれ、単独で卓越した発光・光電子特性を示し、その発光波長は粒径に依存するため発光色が容易に調節できるスマートマテリアルである。それらのデバイス性能は、量子ドットが最終的に形成する集合構造に強く依存するため、材料レベルで量子ドットの特異な物性を最大限に発揮するためには、集合構造の制御は極めて重要である。
本研究では、有機色素であるペリレンビスイミドの優れた自己集合能を利用して、量子ドットを配列させることを目的とし研究を遂行してきた。本年度ではまず、粒径3 nmのCdSe/ZnS量子ドット及び、量子ドットへの吸着部位であるチオール基を両端に有するペリレンビスイミド誘導体を合成した。クロロホルム中でこれらを混合すると、時間変化に伴い、ペリレンビスイミドが量子ドットの表面に吸着することが吸収・発光スペクトルにより明らかになった。この時間変化を詳細に解析することで、吸着メカニズムを明らかにした。これらを低極性溶媒中で混合すると、ペリレンビスイミドがπ-πスタッキングによりシート状に自己集合し、その周りに量子ドットが配列していることが透過型電子顕微鏡（TEM）により明らかになった。さらに詳細なTEM観察により、混合直後は量子ドットが非配列であったが、１時間後には配列することが見出された。これにより、初めに速度論的に形成した集合体が時間経過に伴い熱力学的に安定した集合体へ変化することが分かった。今後は、混合条件を変えることで、量子ドット配列における条件最適化を試み、集合構造に依存した発光・光電子特性を調査する予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
本年度では、ペリレンビスイミド及び量子ドットを合成し、それらの混合実験を計画していた。その結果、有機色素の自己集合を利用して量子ドットの配列構造の構築に成功した。この成果はすでに学術論文に掲載されており、その研究の重要性からいくつかのメディアで発表された。現在、配列した量子ドットの物性調査を進めつつあり、さらなる成果が期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は、量子ドット配列構造をさらに調査し、集合構造に依存した発光・光電子特性を明らかにし、量子ドット単独では示すことのない物性を模索する。特に、量子ドットと有機色素間の電子移動・エネルギー移動に着目し、実験を進める予定である。
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