フェムト秒顕微拡散反射分光システムの開発と光機能デバイスへの応用

2008 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19750020
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 物理化学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 古部 昭広 独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (30357933)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2008
• キーワード: 超高速分光 / 顕微鏡 / 光機能デバイス / 過渡吸収 / フェムト秒レーザー / 太陽電池 / 光触媒 / 光散乱体

研究概要

本研究では、実際の動作環境に限りなく近い状態、しかも光散乱の強い光機能デバイスにおける、光誘起高速反応を時間的・空間的に分解して測定するための、フェムト秒顕微拡散反射分光システムを作製し、それを光触媒および色素増感太陽電池デバイスに応用し、反応機構の解明を行った。光触媒粉末においては、系統的な実験により活性と電荷寿命の良い相関が得られた。色素増感太陽電池に関しては、実際のデバイスの過渡吸収測定に成功し、解放電圧条件での顕微過渡吸収測定を行い電解液が電子移動反応に及ぼす効果を明らかにできた。

研究成果

• [雑誌論文] Hexylthiophene-functionalized carbazole dyes for efficient molecular photovoltaics: Tuning of solar-cell performance by structural modification (2008)
  • 著者名/発表者名: Zhong-Sheng Wang, Nagatoshi Koumura, Yan Cui, Masabumi Takahashi, Hiroki Sekiguchi, Atsunori Mori, Toshitaka Kubo, Akihiro Furube, and Kohjiro Hara
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 20 ページ: 3993-4003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-Trapping Limited Exciton Diffusion in a Monomeric Perylene Crystal as Revealed by Femtosecond Transient Absorption Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Yago, Yoshiaki Tamaki, Akihiro Furube, and Ryuzi Katoh
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 10 ページ: 4435-4441
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imaging of Exciton Absorption in Perylene Crystals by Femtosecond-Laser Scanning Microscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Yago, Yoshiaki Tamaki, Akihiro Furube, Ryuzi Katoh
  • 雑誌名: Japanese Journal of Applied Physics 47 ページ: 1400-1403
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高感度過渡吸収分光法による酸化チタン光触媒反応機構の解明 (2007)
  • 著者名/発表者名: 加藤隆二、古部昭広
  • 雑誌名: 光化学 38 ページ: 166-173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Femtosecond visible-to-IR spectroscopy of TiO2 nanocrystalline films: Elucidation of the electron mobility before deep trapping
  • 著者名/発表者名: Yoshiaki Tamaki, Kohjiro Hara, Ryuzi Katoh, M. Tachiya, Akihiro Furub
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry C (accepted) (DOI: 10.1021/jp901833j)
  • 査読あり
• [学会発表] 高機能化カルバゾールを用いた色素増感酸化チタン膜のピコ秒蛍光顕微鏡観察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 古部 昭広,原浩二郎,甲村 長利,加藤 隆二,Xiaotao Hao, Craig Lincoln, Trevor Smith
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 筑波大
  • 年月日: 2009-04-01
• [学会発表] Ultrafast transient absorption study on electron injection process in dye-sensitized solar cells (2009)
  • 著者名/発表者名: A. Furube, N. Koumura, K. Hara, R. Katoh, and M. Tachiya
  • 学会等名: Solar'09
  • 発表場所: Luxor
  • 年月日: 2009-01-11
• [学会発表] Time-Resolved Fluorescence Microscopy of Dye-Sensitized TiO2 Films with Hexylthiophene- Functionalized Carbazole Dyes (2008)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Furube, Kohjiro Hara, Nagatoshi Koumura, Ryuzi Katoh, Xiaotao Hao, Craig Lincoln, and Trevor Smith
  • 学会等名: 8th International Conference on Nano-Molecular Electronics
  • 発表場所: 神戸
  • 年月日: 2008-12-17
• [学会発表] Transient Absorption Microscopic Study on Exciton Dynamics and Imaging in Organic Crystals (2008)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Furube, Tomoaki Yago, Yoshiaki Tamaki, and Ryuzi Katoh
  • 学会等名: Korea-Japan Symposium on Frontier Photoscience
  • 発表場所: Hyundai Hotel (Gyeongju)
  • 年月日: 2008-11-23
• [学会発表] 過渡吸収分光法を用いた有機薄膜太陽電池における電荷分離過程の研究 (2008)
  • 著者名/発表者名: Steffan COOK,古部 昭広,加藤 隆二
  • 学会等名: 高分子討論会
  • 発表場所: 大阪市立大学
  • 年月日: 2008-09-25
• [学会発表] 拡散反射型フェムト秒過渡吸収分光法による色素増感太陽電池デバイスにおける電子注入過程の評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古部昭広、Luchao Du, Zhong-Sheng Wang, 甲村長利、原浩二郎、加藤隆二、立矢正典
  • 学会等名: 光化学討論会
  • 発表場所: 大阪府立大学
  • 年月日: 2008-09-11
• [学会発表] 太陽光利用環境デバイスのナノ構造における超高速電子移動過程の解明 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古部 昭広
  • 学会等名: 環境・生体に関わる物理・化学の研究会
  • 発表場所: 琉球大学
  • 年月日: 2008-07-05
• [学会発表] フェムト秒過渡吸収顕微鏡による有機導電性薄膜における電荷分離過程の不均一性評価 (2008)
  • 著者名/発表者名: 古部昭広,佐藤知絵, Steffan Cook,加藤隆二
  • 学会等名: 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 日本大学(船橋)
  • 年月日: 2008-03-27
• [学会発表] Femtosecond visible-to-IR spectroscopy of TiO2 nanocrystalline films: Dynamics of UV-generated charge carrier relaxation and electron-injection from gold nano-dots (2007)
  • 著者名/発表者名: Akihiro Furube, Yoshiaki Tamaki, Kohjiro Hara, Ryuzi Katoh, and M. Tachiya
  • 学会等名: SPIE Symposium on NanoScience + Engineering
  • 発表場所: San Diego Convention Center
  • 年月日: 2007-08-28
• [図書] 高分子表面・界面分析法の新展開 (第26 章 ナノデバイス界面での超高速電子移動の解明と制御) (p.359-371) (2009)
  • 著者名/発表者名: 古部昭広
  • 総ページ数: 359-371
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] ホームページ:
  • URL: http://staff.aist.go.jp/akihiro-furube/