2015 Fiscal Year Annual Research Report
π電子球体の自己形成と新しい光エレクトロニクスの創出
Publicly Offered Research
| Project Area | pi-System Figuration: Control of Electron and Structural Dynamism for Innovative Functions |
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| Project/Area Number |
15H00986
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
山本 洋平 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40589834)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 共役ポリマー / 球体 / エネルギー移動 / ポリマーブレンド / 共振器 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【π共役高分子から形成するマイクロ球体を発光性共振器として用いる増強発光やレーザー発振、電荷注入による電流誘起WGM発光およびレーザー発振の実現】高発光特性をもつフルオレン系、カルバゾール系、自己貫通ポリマー、狭バンドギャップであるジケトピロロピロール系ポリマーによる球状構造体の形成を行った。作製したマイクロ球体を用いて光ポンピングによるWhispering Gallery Mode (WGM)発光を確認した。複数のポリマーを用いてブレンド球体を形成し、球体内部での効率的なFRETを確認した。また、連結球体を用いて，球体間での光伝搬と波長変換を実現した。さらに、白色WGM発光や、光励起によるレーザー発振を確認した。
【π共役高分子マイクロ球体アレイの自己形成と高出力・高指向性発光素子の開発】ポリマー薄膜の溶媒蒸気アニールによる自発的な構造変形を利用した球体形成に関して結果を得た。基板表面の親疎水マイクロパターニングと溶媒蒸気アニールを組み合わせることで、マイクロ球体の自発的形成と大面積の周期構造を実現した。
【グラフェンによる高分子マイクロ球体の包接と機能化】酸化グラフェンを球体表面に静電的に吸着させ、酸化グラフェン－ポリマー球体包接化合物を形成に成功した。π共役ポリマー球体の包接による光閉じ込めの高効率化や光誘起電荷分離状態の形成ついて検討した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
研究は申請時の計画以上に順調に進んでいる進展していると考えられる。すでに領域内共著論文を２報発表し、現在も共著論文２報を投稿中である。
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| Strategy for Future Research Activity |
[1] 形成したマイクロ球体１粒子への光ポンピングによりWGM発光現象を確認し、励起光強度を閾値以上に高めることによるレーザー発振について測定を行う。また、高導電性高分子からなるマイクロ球体１粒子を用いて、立ち上げ予定のµ-EL測定装置により、１粒子への電荷注入による電界発光特性を調べる。光学顕微鏡/電子顕微鏡の同時観察下で、マイクロマニピュレーターを用いて上部電極にコンタクトし、上下電極より電子とホールを注入し、マイクロ球体内部での電荷再結合により電界発光を発生させる。球体内部への光閉じ込めによる電荷注入型WGM発光を実現する。電流密度を高めることで発光強度を向上させ、閾値以上の電流密度でレーザー発振を実現する。
[2] 作製した球体アレイを用いて、光ポンピングによるWGM発光およびレーザー発振特性を検討する。また、電圧駆動による高出力電界発光を実現する。球体内部上面の反射と横方向の周期構造による伝播の抑制により、高い光採集効率を得る。高電流密度による高輝度条件において反転分布を形成し、WGM発光が誘導放出を繰り返して増幅することによる高出力・高輝度レーザー発振を実現する。
[3] 酸化グラフェン(GO)で被覆したマイクロ球体を用いて、球体内部への光閉じ込めの効率化や光誘起電荷分離状態の形成について検討し、光電変換材料や光触媒反応の足場として展開する。内包したポリマーの溶出によりケージ状グラフェンの形成を行い、ガス吸着や物質貯蔵、スーパーキャパシターとしての応用、表面での触媒機能、および特異な電子状態による発光の先鋭化について検討する。
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Research Products
(60 results)
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[Journal Article] Cysteine-containing oligopeptide β-sheets as redispersants for agglomerated metal nanoparticles2015
Author(s)
Tsukasa Mizutaru, Taro Sakuraba, Toru Nakayama, Galina Marzun, Phillip Wagener, Christoph Rehbock, Stephan Barcikowski, Katsuhisa Murakami, Junichi Fujita, Noriyuki Ishii, Yohei Yamamoto
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Journal Title
J. Mater. Chem. A
Volume: 3
Pages: 17612-17619
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Whispering Gallery Resonance from Self-Assembled Microspheres of Highly Fluorescent Isolated Conjugated Polymers2015
Author(s)
Soh Kushida, Daniel Braam, Chengjun Pan, Dao Duy Thang, Kenichi Tabata, Kazunori Sugiyasu, Masayuki Takeuchi, Satoshi Ishii, Tadaaki Nagao, Axel Lorke, Yohei Yamamoto
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Journal Title
Macromolecules
Volume: 48
Pages: 3928-3933
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Whispering Gallery Mode-Mediated Cascading Energy Transfer through Coupled Conjugated Polymer Blend Microcavities2016
Author(s)
Soh Kushida, Daniel Braam, Thang Dao, Hitoshi Saito, Kosuke Shibasaki, Satoshi Ishii, Tadaaki Nagao, Akinori Saeki, Junpei Kuwabara, Takaki Kanbara, Masashi Kijima, Axel Lorke, Yohei Yamamoto
Organizer
CEMSupra2016
Place of Presentation
東大本郷キャンパス（東京都文京区）
Year and Date
2016-01-13 – 2016-01-14
Int'l Joint Research
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[Presentation] Whispering Gallery Mode photoemission from π-Conjugated Polymer Microspheres and Efficient Intersphere Energy Transfer2015
Author(s)
Soh Kushida, Daniel Braam, Dao D. Thang, Kosuke Shibasaki, Hitoshi Saito, Satoshi Ishii, Tadaaki Nagao, Junpei Kuwabara, Takaki Kanbara, Masashi Kijima, Axel Lorke, Yohei Yamamoto
Organizer
Pacifichem2015
Place of Presentation
ホノルル、アメリカ合衆国
Year and Date
2015-12-15 – 2015-12-20
Int'l Joint Research
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