• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実績報告書

ペロブスカイト量子ドットの発光ON/OFFスイッチング

研究課題

研究課題/領域番号 20H02570
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)

研究分担者 深港 豪  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80380583)
猪股 雄介  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (40824024)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード量子ドット / フォトクロミック分子 / 蛍光 / エネルギー移動 / 電子移動
研究実績の概要

量子ドット(QD)と呼ばれる半導体ナノ結晶は高い紫外-可視変換効率を有し、そのバンドギャップに応じて多色に発光する。これを基本材料とし、フォトクロミック(PC)分子と組み合わせ、光スイッチング材料を開発する。
本年度は、アミノ基を有するジアリールエテン(DAE)フォトクロミック分子を新たに合成し、CsPbBr3, CsPbI3量子ドットに接合させた。発光のON/OFFスイッチングは可能であったが、徐々に蛍光強度が減少する挙動を示した。このメカニズムをポンプ―プローブ過渡吸収分光法によって調べたところ、エネルギー移動が紫外線照射の数ピコ秒後に生じていることを確認した。さらに、DAEのラジカルと考えられる吸収が現れることを見出した。これは
量子ドットからDAEへの電子移動を示している。エネルギー移動過程については時間分解蛍光分光測定でも確認することができた。ペロブスカイト量子ドットの光誘起電子移動現象を利用して光電極の開発も行った。ポリオキソ酸と組み合わせることで、光照射によって電子が量子ドットからポリオキソ酸に注入され、ポリオキソ酸が還元されることを見出した。可視光で電子注入ができたことから、この系を光エネルギー応用に利用する予定である。さらに、量子ドット類似組成のCs4PbBr6単結晶の合成方法を確立した。この単結晶は耐久性に優れており、DAEと組み合わせることで安定的なON/OFFスイッチができるものと期待される。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

耐久性に優れる量子ドットを合成することができ、発光効率を損なうことなく官能基を取り付けたフォトクロミック分子と複合化できることを明らかにした。基本材料の合成ルートを確立することができたため、今後順調な計画の実行が見込める。

今後の研究の推進方策

今後の基本方針としては、量子ドット表面に効率的かつ確実に有機分子を接続する手法を確立し、得られたハイブリッド材料におけるエネルギー移動およびキャリア移動機構を各種分光法により解析し、本研究が目的とする光スイッチの開発を達成する。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] TiO<sub>2</sub>-Coated CsPbI<sub>3</sub> Quantum Dots Coupled with Polyoxometalates for On/Off Fluorescent Photoswitches2021

    • 著者名/発表者名
      Pramata Azzah Dyah、Akaishi Yuji、Kodama Naohiro、Mokuge Yui、Kawashima Shimpei、Shimoyoshi Manami、Sairot Chutikan、Nuket Parina、Vas-Umnuay Paravee、Kida Tetsuya
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 4 ページ: 4103~4113

    • DOI

      10.1021/acsanm.1c00407

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Luminescence Photoswitching of Colloidal CsPbBr<sub>3</sub> Nanocrystals by Photochromic Diarylethene Ligands2021

    • 著者名/発表者名
      Mokhtar Ashkan、Morinaga Ryuki、Akaishi Yuji、Koinuma Michio、Kim Sunnam、Kurihara Seiji、Kida Tetsuya、Fukaminato Tuyoshi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 50 ページ: 1534-1538

    • DOI

      10.1246/cl.210254

    • 査読あり
  • [学会発表] ハロゲン化鉛セシウムペロブスカイト単結晶合成と相平衡状態図2021

    • 著者名/発表者名
      林田 泰起, 明石 優志, 猪股 雄介, 渡邊 智, 國武 雅司, 木田 徹也
    • 学会等名
      第58回化学関連支部合同九州大会(オンライン開催)
  • [学会発表] クリック反応を用いたCsPbBr3ナノ結晶とフォトクロミック分子のハイブリット化2021

    • 著者名/発表者名
      下吉真実, 植田早紀, 明石優志, Ashkan Mokhtar, 深港豪, 木田徹也
    • 学会等名
      第58回化学関連支部合同九州大会(オンライン開催)
  • [学会発表] クリック反応を用いた半導体ナノ結晶の表面修飾2021

    • 著者名/発表者名
      植田早紀, 下吉真実, 明石優志, 猪俣雄介, 深港豪, 木田徹也
    • 学会等名
      第58回化学関連支部合同九州大会(オンライン開催)
  • [学会発表] Forster共鳴エネルギー移動を利用した鉛ハロゲン系ペロブスカイトナノ結晶のON/OFF蛍光スイッチング2021

    • 著者名/発表者名
      明石 優志, Ashkan Mokhtar, 野原 大暉, 下吉 真実, 猪股 雄介, 小澄 大輔, 深港 豪, 木田 徹也
    • 学会等名
      2021年電気化学秋季大会,オンライン開催(北海道)
  • [学会発表] クリック反応を利用した量子ドット蛍光体表面改質法の開発2021

    • 著者名/発表者名
      下吉真実, 植田早紀, 明石優志, Ashkan Mokhtar, 猪股雄介, 深港豪, 木田徹也
    • 学会等名
      2021年電気化学秋季大会,オンライン開催(北海道)
  • [学会発表] ペロブスカイト量子ドットにおける電子・エネルギー移動と発光スイッチング2021

    • 著者名/発表者名
      木田 徹也
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会(オンライン開催)
    • 招待講演
  • [学会発表] フェムト秒ポンプ・プローブ分光測定を用いたCsPbBr3ナノ結晶/ジアリールエテンハイブリッドの消光メカニズムの解明2021

    • 著者名/発表者名
      明石 優志, Ashkan Mokhtar, 野原 大暉, 小澄 大輔, 深港 豪, 木田 徹也
    • 学会等名
      第82回応用物理学会秋季学術講演会(オンライン開催)
  • [学会発表] Development of a Surface Modification Method for Perovskite Nanocrystals via Click Reaction2021

    • 著者名/発表者名
      Saki Ueta, Manami Shimoyoshi, Yuji Akaishi, Yusuke Inomata, Armando T. Quitain, Tuyoshi Fukaminato, Tetsuya Kida
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021,オンライン開催(Honolulu, Hawaii, USA)
    • 国際学会
  • [学会発表] Quenching mechanism of CsPbBr3 nanocrystal/dialyl ethene hybrids by femtosecond pump-probe spectroscopy2021

    • 著者名/発表者名
      Yuji Akaishi, Ashkan Mokhtar, Taiki Nohara, Manami Shimoyoshi, Armando T. Quitain, Daisuke Kosumi, Tuyoshi Fukaminato, Tetsuya Kida
    • 学会等名
      The International Chemical Congress of Pacific Basin Societies 2021,オンライン開催(Honolulu, Hawaii, USA)
    • 国際学会

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi