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2015 年度 実績報告書

カーボンナノチューブ・ナノ複合系における光学応答と光起電力の巨大増強効果

研究課題

研究課題/領域番号 25400332
研究機関公益財団法人豊田理化学研究所

研究代表者

中村 新男  公益財団法人豊田理化学研究所, その他部局等, フェロー (50159068)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードカーボンナノチューブ / 金属ナノ粒子 / 光学応答 / フェムト秒ダイナミクス / 励起エネルギー移動 / 電荷移動 / 光起電力効果 / 光捕集
研究実績の概要

1)金ナノ構造とカーボンナノチューブ複合系の光学応答
金ナノシェル/シリカコア構造とカーボンナノチューブの複合系における光吸収の増強効果は10%程度であることがわかった。チオールをナノチューブに修飾させた試料を合成することに成功したが、複合系における光学応答の増強効果の検証は今後の課題として残った。
2)分子・高分子/カーボンナノチューブ複合系の励起エネルギー移動
ナノチューブ内部においてペリレンからクアテリレン分子の単量体と二量体を合成することに成功した。この複合系では内包クアテリレン分子から半導体ナノチューブへの励起エネルギー移動(EET)が起こることがわかり、その機構を解明した。種々の直径のナノチューブを用いることにより、分子-ナノチューブ間距離を系統的に変えることができるので、本研究により1nm以下の距離における超高速のEETとその距離依存性を明らかにすることができた。フルオレン系高分子でラップされたナノチューブ複合系では、高分子からナノチューブへの超高速のEETが起こることを明らかにした。この移動時間はチオフェン系高分子の電荷移動と同程度であることから、電子交換のEET機構が示唆された。
3)高分子内包カーボンナノチューブ複合系の電荷移動
ポリチオフェンを内包したナノチューブ複合系では、光伝導励起スペクトルは内包ポリチオフェンの吸収スペクトルに対応した信号増大を示し、電荷移動が起こることがわかった。ポンプ・プローブ分光測定からこの電荷移動がピコ秒程度の高速現象であることがわかった。コロネンの重合により合成したグラフェンナノリボン内包ナノチューブ複合系では、電荷移動とEETが存在する結果が得られた。以上の研究により、励起状態の広がりと相互作用の距離が同程度になる複合系における電荷移動とエネルギー移動を総合的に理解することができた。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ultrafast excitation energy transfer from encapsulated quaterrylene to single-walled carbon nanotube2016

    • 著者名/発表者名
      T. Koyama, T. Tsunekawa, T. Saito, K. Asaka, Y. Saito, H. Kishida, A. Nakamura
    • 雑誌名

      J. Lumin.

      巻: 169 ページ: 645,648

    • DOI

      10.1016/j.jlumin.2014.12.068

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Ultrafast energy transfer from fluorene polymers to single-walled carbon nanotubes in wrapped carbon nanotube bundles2016

    • 著者名/発表者名
      A. Nakamura, T. Koyama, Y. Miyata, H. Shinohara
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 ページ: 4647,4652

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b12191

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] チオフェン重合体内包カーボンナノチューブの光伝導スペクトル2016

    • 著者名/発表者名
      中村新男、宮浦健志、松田一成、テンディ・ボアネルゲス、宮田耕充、篠原久典
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      東北学院大学
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 高分子でラップされたカーボンナノチューブの励起エネルギー移動2015

    • 著者名/発表者名
      中村新男、小山剛史、宮田耕充、篠原久典
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [学会発表] 化学ドープされたポリチオフェン共役鎖内ポーラロン移動度の発光測定による評価2015

    • 著者名/発表者名
      小山剛史、中村新男、岸田英夫
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-19
  • [備考] カーボンナノチューブをベースとした複合系の光物性制御-電荷移動とエネルギー移動-

    • URL

      http://www.toyotariken.jp/Toyota_report/toyota_report2.html

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公開日: 2017-01-06  

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