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2022 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 猪股 雄介  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 助教 (40824024)
深港 豪  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (80380583)
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 / エネルギー移動 / 電子移動 / ペロブスカイト
研究実績の概要

最終年度は、ナノ結晶発光ドナーとフォトクロミック分子発光アクセプターの距離を制御することでエネルギー移動機構の詳細に迫った。銅触媒アジド-アルキン環化付加反応(クリック反応)を用いて、ナノ結晶表面にアルキル長鎖を有するジアリールエテン分子を結合する手法を検討した。ナノ結晶表面には合成時に使用するオレイン酸が吸着しているが、これをまずカルボキシル基を有するアルキン(10-ウンデシン酸)と配位子交換した。次にアジド其を有するジアリールエテンと作用させ、銅触媒にブロモトリス(トリフェニルホスフィン)銅を用いてクリック反応を行った。1H-NMRスペクトルから反応後に1,2,3-トリアゾール環の生成が認められ、不均一固体表面でのクリック反応の進行を実証した。得られたハイブリッドは、紫外光照射により蛍光強度が減少し、可視光照射によって強度が完全に回復した。また、3サイクルにわたってOn状態の蛍光強度がほとんど低下せず、安定したスイッチング特性を示した。しかし、FRET消光効率は70%に留まっており、アルキル長鎖の存在によってドナーアクセプター間の距離が大きく広がったことが原因であると考察した。さらに蛍光寿命測定によって、ジアリールエテンが閉環型に異性化している場合に蛍光寿命が大きく減少することを確認し、本ハイブリッドを用いた光スイッチング機構はドナーアクセプター間の距離に依存するエネルギー移動に基づくものと結論した。また、結合距離の制御によってスイッチングの安定性を損なう電子移動が抑えられることを見出した。

現在までの達成度 (段落)

令和4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

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (23件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] Chulalongkorn University(タイ)

    • 国名
      タイ
    • 外国機関名
      Chulalongkorn University
  • [雑誌論文] Single Crystallization of Cs4PbBr6 Perovskite from Supersaturated Organic Solutions Optimized Through Solubility Studies2023

    • 著者名/発表者名
      Watanabe Satoshi、Hayashida Taiki、Iwai Masaru、Inomata Yusuke、Kunitake Masashi、Kida Tetsuya
    • 雑誌名

      ACS Omega

      巻: 8 ページ: 2455~2461

    • DOI

      10.1021/acsomega.2c06945

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Enhanced interfacial charge transfer between CsPbBr3 quantum dots and surface-modified TiO2/FTO photoanodes for photocurrent generation2022

    • 著者名/発表者名
      Nuket P.、Akaishi Y.、Yoshimura G.、Vas-Umnuay P.、Kida T.
    • 雑誌名

      Materials Today Nano

      巻: 18 ページ: 100174~100174

    • DOI

      10.1016/j.mtnano.2022.100174

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In-situ TiO2-Coated CsPbBr3 quantum dots with enhanced stability, photoluminescence quantum yields, and charge transport properties2022

    • 著者名/発表者名
      Nuket Parina、Akaishi Yuji、Yoshimura Gimpei、Kida Tetsuya、Vas-Umnuay Paravee
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: 48 ページ: 32504~32512

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2022.07.196

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Light‐Stimulated Luminescence Control of Lead Halide‐Based Perovskite Nanocrystals Coupled with Photochromic Molecules via Electron and Energy Transfer2022

    • 著者名/発表者名
      Akaishi Yuji、Mokhtar Ashkan、Shimoyoshi Manami、Nohara Taiki、Inomata Yusuke、Kosumi Daisuke、Fukaminato Tuyoshi、Kida Tetsuya
    • 雑誌名

      Small

      巻: 18 ページ: 2270285-12

    • DOI

      10.1002/smll.202205046

    • 査読あり
  • [学会発表] ペロブスカイトナノ結晶/ポリオキソ酸複合系における光誘起電子移動と光エネルギー貯蔵2023

    • 著者名/発表者名
      吉村銀平, 明石優志, 永田木綿, 猪股雄介, 木田徹也
    • 学会等名
      ナノ学会第21回大会
  • [学会発表] クリック反応を利用した異種量子ドットの選択的カップリング2023

    • 著者名/発表者名
      志賀富有子, 永田木綿, 明石優志, 猪股雄介, 深港豪, 木田徹也
    • 学会等名
      ナノ学会第21回大会
  • [学会発表] クリック反応/表面重合法による高耐久性ポリマー被覆ペロブスカイト量子ドットの合成2023

    • 著者名/発表者名
      永田木綿, 明石優志, 猪股雄介, 深港豪, 木田徹也
    • 学会等名
      ナノ学会第21回大会
  • [学会発表] クリック反応/表面重合法を用いたペロブスカイト量子ドットの高耐久化2023

    • 著者名/発表者名
      永田木綿, 明石優志, 猪股雄介, 深港豪, 木田徹也
    • 学会等名
      第60回化学関連支部合同九州大会
  • [学会発表] ペロブスカイトナノ結晶/ポリオキソ酸複合体を用いた光エネルギー貯蔵2023

    • 著者名/発表者名
      吉村銀平, 明石優志, 猪股雄介, 木田徹也
    • 学会等名
      第60回化学関連支部合同九州大会
  • [学会発表] クリック反応を利用した異種ナノ粒子の選択的接合2023

    • 著者名/発表者名
      志賀富有子, 永田木綿, 明石優志, 猪股雄介, 深港豪, 木田徹也
    • 学会等名
      第60回化学関連支部合同九州大会
  • [学会発表] クリック反応/表面重合法を用いたペロブスカイト量子ドット の高耐久化2023

    • 著者名/発表者名
      永田木綿, 明石優志, 猪股雄介, 深港豪, 木田徹也
    • 学会等名
      2023電気化学秋季大会
  • [学会発表] CsPbBr3ナノ結晶/ポリオキソ酸複合系における光エネルギー貯蔵2023

    • 著者名/発表者名
      吉村銀平, 明石 優志, 永田 木綿, 猪股 雄介, 木田 徹也
    • 学会等名
      第84回応用物理学会秋季学術講演会
  • [学会発表] Light Energy Storage Using CsPbBr3 Nanocrystal/ Polyoxometalate Composite Systems2023

    • 著者名/発表者名
      Gimpei Yoshimura, Yuji Akaishi, Yu Nagata, Yusuke Inomata, Tetsuya Kida
    • 学会等名
      The 2nd Silpakorn International Conference on Total Art and Science 2023 (2nd SICTAS2023)
  • [学会発表] Synthesis of Highly Durable Polymer-coated Perovskite Quantum Dots by Click Reaction/Surface Polymerization Routes2023

    • 著者名/発表者名
      Yu Nagata, Yuji Akaishi, Yusuke Inomata, Tuyoshi Fukaminato, Tetsuya Kida
    • 学会等名
      The 2nd Silpakorn International Conference on Total Art and Science 2023 (2nd SICTAS2023)
  • [学会発表] Surface modification and stabilization of CsPbBr3 Quantum Dots using click reaction2022

    • 著者名/発表者名
      Yu Nagata, Yuji Akaishi, Manami Shimoyoshi, Tsuyoshi Fukaminato, Yusuke Inomata, Tetsuya Kida
    • 学会等名
      The 5th INTERNATIONAL CONFERENCE ON YOUNG RESEARCHERS ON ADVANCED MATERIALS (ICYMRS-ICYRAM2022
    • 国際学会
  • [学会発表] 配位子交換反応とクリック反応を用いた金属ハライドペロブスカイトナノ結晶の表面改質2022

    • 著者名/発表者名
      明石優志, 下吉真実, Ashkan Mokhtar, 猪股雄介, 深港豪, 木田徹也
    • 学会等名
      日本セラミック協会第35回秋季シンポジウム
  • [学会発表] CsPbBr3ナノ結晶-ジアリールエテン分子間の電子・エネルギー移動ダイナミクスおよび正孔捕集剤の添加効果2022

    • 著者名/発表者名
      明石優志, Ashkan Mokhtar, 野原大暉, 猪股雄介, 小澄大輔, 深港豪, 木田徹也
    • 学会等名
      第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] Metal Halide Perovskite Nanocrystals Coupled with Photochromic Molecules for ON/OFF Fluorescent Photoswitches2022

    • 著者名/発表者名
      Yuji Akaishi, Ashkan Mokhtar, Taiki Nohara, Yusuke Inomata, Daisuke Kosumi, Tuyoshi Fukaminato, Tetsuya Kida
    • 学会等名
      The 5th International Conference On Materials and Metallurgical Engineering and Technology (ICOMMET)
  • [学会発表] Stabilization of CsPbBr3 Quantum Dots by Click Reaction and Polymer Coating2022

    • 著者名/発表者名
      Yu Nagata, Yuji Akaishi, Manami Shimoyoshi, Gimpei Yoshimura, Tsuyoshi Fukaminato, Yusuke Inomata, Tetsuya Kida
    • 学会等名
      The 5th International Conference On Materials and Metallurgical Engineering and Technology (ICOMMET)
  • [学会発表] Azide-Alkyne cycloaddition as a coupling method in the synthesis of quantum dot superlattices2022

    • 著者名/発表者名
      Fuko Shiga, Yu Nagata, Yuji Akaishi, Yusuke Inomata, Armando T. Quitain, Tetsuya Kida
    • 学会等名
      The 48th International Congress on Science,Technology and Technology-based Innovation (STT48)
  • [学会発表] Improving the Stability of CsPbBr3 Quantum Dots by Polymer Modification2022

    • 著者名/発表者名
      Yu Nagata, Yuji Akaishi, Tsuyoshi Fukaminato, Yusuke Inomata, Tetsuya Kida
    • 学会等名
      The 17th International Student Conference on Advanced Science and Technology (ICAST)
  • [学会発表] Light Energy Storage Using Photoinduced Electron Transfer between Perovskite Quantum Dos and Polyoxometalates2022

    • 著者名/発表者名
      Gimpei Yoshimura, Yuji Akaishi, Yu Nagata, Yusuke Inomata, Tetsuya Kida
    • 学会等名
      The 17th International Student Conference on Advanced Science and Technology (ICAST)

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公開日: 2024-12-25  

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