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2011 年度 実績報告書

カーボンナノチューブ複合系の励起子エネルギー移動と光物性制御

公募研究

研究領域カーボンナノチューブナノエレクトロニクス
研究課題/領域番号 22016004
研究機関名古屋大学

研究代表者

中村 新男  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50159068)

キーワードナノチューブ / フェムト秒分光 / 励起子 / 光物性 / 励起エネルギー移動
研究概要

1)分子修飾ナノチューブの作製と構造評価
電荷移動を起こすことが期待されるペンタセン、テトラセン分子を内包させたカーボンナノチューブを作製し、吸収スペクトル測定、ラマン分光、透過電子顕微鏡を用いて構造とエネルギー状態を評価した。昇華法を用いて、ペンタセン、またはテトラセン分子を単層ナノチューブに内包させることに成功した。ペンタセン内包ナノチューブの透過電子顕微鏡観察から、直径に依存して分子が1列または2列に配列して内包されることが明らかになった。吸収スペクトルにおいて、内包されたペンタセンまたはテトラセンの吸収がナノチューブの吸収に重畳して観測され、スペクトルの形状からこれらの分子はほぼ孤立して配列していることがわかった。
2)フェムト秒分光による励起子エネルギー移動過程の研究
テトラセン内包ナノチューブの発光スペクトルにはテトラセン分子による発光は観測されなかったことから、テトラセン分子からナノチューブへの強いエネルギー移動が示唆された。そこで、ポンプ・プローブ分光による過渡吸収スペクトルの測定からエネルギー移動レートの概算値を評価した。移動レートの値は~5×10^<11>s^<-1>であり、二層ナノチューブ間の移動レート(6.6×10~<12>s^<-1>)に比べて、約1桁低い値になることがわかった。芳香族炭化水素分子とナノチューブ間のエネルギー移動の知見が得られた。
3)半導体ナノチューブバンドルにおける励起子エネルギー移動過程の研究
全体の90%が半導体ナノチューブから成るバンドル試料の発光ダイナミクスを測定し、半導体ナノチューブ間のエネルギー移動レートを明らかにした。半導体、金属ナノチューブ混合系のバンドル試料から得られた移動レートをよく再現する結果が得られ、半導体ナノチューブ間のエネルギー移動レートが半導体-金属チューブ間のそれよりも高いことが確かめられた。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (9件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Ultrafast luminescence kinetics of metallic single-walled carbon nanotubes : Possible evidence for excitonic luminescence2012

    • 著者名/発表者名
      T.Koyama
    • 雑誌名

      Phys.Rev.

      巻: B85 ページ: 045428-1-045428-7

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.045428

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast energy transfer of one-dimensional excitons between carbon nanotubes : a femtosecond time-resolved luminescence study2012

    • 著者名/発表者名
      T.Koyama
    • 雑誌名

      Phys.Chem.Chem.Phys.

      巻: 14 ページ: 1070-1084

    • DOI

      10.1039/c1cp22781e

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ultrafast exciton energy transfer between nanoscale coaxial cylinders : Intertube transfer and luminescence quenching in double-walled carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      T.Koyama
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 5 ページ: 5881-5887

    • DOI

      10.1021/nn201661q

    • 査読あり
  • [学会発表] 正孔ドープされた(6,5)単層カーボンナノチューブのトリオンの緩和ダイナミクス2012

    • 著者名/発表者名
      志水聖
    • 学会等名
      第42回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-09
  • [学会発表] 金属単層カーボンナノチューブの励起子状態からの発光2012

    • 著者名/発表者名
      志水聖
    • 学会等名
      第42回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      東京大学(東京都)
    • 年月日
      2012-03-06
  • [学会発表] Femtosecond exciton energy transfer between inner and outer nanotubes in double-walled carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      T.Koyama
    • 学会等名
      第16回固体のルミネセンスと分光に関する国際会議
    • 発表場所
      ミシガン大学(アメリカ)
    • 年月日
      2011-09-27
  • [学会発表] (6,4)チューブの励起子間相互作用と励起子サイズ2011

    • 著者名/発表者名
      小山剛史
    • 学会等名
      2011年日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] キャリアドープされた半導体ナノチューブの発光ダイナミクス2011

    • 著者名/発表者名
      志水聖
    • 学会等名
      2011年日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] 金属カーボンナノチューブの励起子による発光2011

    • 著者名/発表者名
      志水聖
    • 学会等名
      2011年日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] 高密度励起カーボンナノチューブのE22,E33励起子ダイナミクス2011

    • 著者名/発表者名
      吉満翔平
    • 学会等名
      2011年日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      富山大学(富山県)
    • 年月日
      2011-09-21
  • [学会発表] Photoluminescence due to exciton recombination in metallic single-walled carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      A.Nakamura
    • 学会等名
      ナノチューブの科学と応用に関する国際会議
    • 発表場所
      ケンブリッジ大学(イギリス)
    • 年月日
      2011-07-12
  • [学会発表] Energy transfer of one-dimensional excitons between polyfluorene-wrapped single-walled carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      A.Nakamura
    • 学会等名
      第16回固体のルミネセンスと分光に関する国際会議
    • 発表場所
      ミシガン大学(アメリカ)
    • 年月日
      2011-06-27
  • [備考]

    • URL

      http://www-nano.nuap.nagoya-u.ac.jp/homepage_before201204/index.html

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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