半導体量子ドットから有機分子への多励起子取り出し

从半导体量子点到有机分子的多激子萃取

• 批准号: 21H01909
• 负责人: 増尾 貞弘
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Kwansei Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01909/
• 关键词: 量子ドット; ペロブスカイト; ナノ結晶; 発光; 単一光子; エネルギー移動; 単一分子検出; ナノ材料; マルチエキシトン

発光材料や光電子デバイスの高効率化には、効率的な励起子の生成、および有効活用が必要不可欠である。しかしながら、複数の励起子(多励起子)が生成すると「励起子消滅」が起こり、励起子は失活してしまう。本研究の目的は、「励起子消滅が起こる前に、多励起子を取り出す」ことである。量子ドット(QD)表面に複数の発光性有機分子を吸着させ、QDに生成した多励起子を、エネルギー移動により複数の有機分子に取り出す。有機分子からの発光光子数を測定することで、取り出した「励起子の数」を評価し、複数の励起子が取り出し可能な条件を系統的に解明することを狙いにしている。この多励起子取り出しを可能にするには、QD内で起こる励起子消滅速度より、有機分子へのエネルギー移動速度を速くする必要がある。励起子消滅速度は、QDのサイズ、構造により制御することができる。一方、エネルギー移動については不明な点が多いため、蛍光共鳴エネルギー移動において重要なパラメーター、「スペクトルの重なり」「量子ドット-有機分子間距離」「有機分子のモル吸光係数」の依存性を精査し、得られた結果を基にメカニズムを検討していく。本年度は、QDとして臭化セシウム鉛ペロブスカイトナノ結晶（PNC）を用い、そのサイズと励起子消滅速度の相関を単一光子発生挙動を観測することにより評価した。ボーア直径より小さい5 nmから25 nmのPNCを合成し、サイズと単一発光挙動を測定したところ、10 nmよりサイズが大きくなるにつれ、単一光子発光の確率が低くなることを見出した。つまり、このサイズ領域において、励起子消滅過程より発光過程が優位になることを解明した。また、昨年合成したペリレンビスイミド誘導体とCdSeQDの組み合わせについてはエネルギー移動の観測に成功し、この組み合わせでは励起子消滅がエネルギー移動より速く起こることを明らかにした。

The high-efficiency に に of the luminous material や photoelectrons デバ ス ス <s:1> <s:1>, the generation of high-efficiency な exciters <e:1>, and the および effective utilization が must not be lacking である. <s:1> ながら ながら, multiple pi-excited screwdrivers (multi-excited screwdrivers)が generate すると "excited screwdriver elimination" が generate ながら, excited screwdriver ながら inactivation て まう まう まう. The purpose of this study is, "Before the excitation starter eliminates が and <s:1> る, に; after more excitation starters を, す is obtained." とである とである. Quantum ド ッ ト (QD) surface に plural の 発 optical organic molecules を sorption さ せ, QD に generated し た multiple excitation screwdriver を, エ ネ ル ギ ー mobile に よ り plural の に organic molecules take り す. Organic molecules か ら の 発 light photon number を determination す る こ と で, take り し た "excitation screwdriver の number" を review 価 し, plural の excitation screwdriver が を system may take り out し な conditions に interpret す る こ と を previously い に し て い る. こ の great excitation screwdriver take り し を may に す る に は, QD で up こ る excitation screwdriver to eliminate speed よ り, organic molecules へ の エ ネ ル ギ ー movement speed を speed く す る necessary が あ る. The elimination speed of the excitation unit is サ, QD is サ and ズ, and the structure is によ and によ. The control of the excitation unit is する, <s:1> and とがで. Youdaoplaceholder5. Party, エ ネ ル ギ ー mobile に つ い て は unknown な point more than が い た め, 蛍 optical resonance エ ネ ル ギ ー mobile に お い て important な パ ラ メ ー タ ー, "ス ペ ク ト ル の heavy な り" "quantum ド ッ ト - the distance between the organic molecule" "organic molecules の モ ル absorption coefficient" の dependency を check し, too ら れ た results を に メ カ ニ ズ ム を beg し 検 て い く. This year は, QD と し て smelly chemical セ シ ウ ム lead ペ ロ ブ ス カ イ ト ナ ノ crystallization (PNC) を い, そ の サ イ ズ と excitation speed screwdriver to eliminate の masato を 単 a photon 発 挙 move raw を 観 measuring す る こ と に よ り review 価 し た. Small diameter ボ ー ア よ り さ い 5 nm か ら 25 nm の PNC を synthetic し, サ イ ズ と 単 発 light 挙 determination of dynamic を し た と こ ろ, 10 nm よ り サ イ ズ が big き く な る に つ れ, a photon 発 単 light の probabilistic が low く な る こ と を shows し た. つ ま り, こ の サ イ ズ field に お い て, eliminate process excitation screwdriver よ り 発 が optimal light process a に な る こ と を interpret し た. ま た, yesterday in synthetic し た ペ リ レ ン ビ ス イ ミ ド inductor と CdSeQD の group み close わ せ に つ い て は エ ネ ル ギ ー mobile の 観 に し success, こ の group み close わ せ で は excitation screwdriver to eliminate が エ ネ ル ギ ー mobile よ く り speed up こ る こ と を Ming ら か に し た.

项目成果

CsPbBr3ペロブスカイトナノ結晶における単一光子発光のサイズ依存性

CsPbBr3 钙钛矿纳米晶中单光子发射的尺寸依赖性

• 发表时间: 2022
• 作者: 五十嵐 比菜;山内 光陽;増尾 貞弘
• 通讯作者: 増尾 貞弘

超分子鋳型を鍵とした量子ドット配列構造の構築

使用超分子模板构建量子点阵列结构

• 发表时间: 2022
• 作者: 山内光陽;中務加奈子;増尾貞弘
• 通讯作者: 増尾貞弘

弱い量子閉じ込め領域にあるペロブスカイトナノ結晶から有機色素へのエネルギー移動評価

弱量子限制区域中钙钛矿纳米晶到有机染料的能量转移评估

• 发表时间: 2022
• 作者: 堀部春希;山内光陽;増尾貞弘
• 通讯作者: 増尾貞弘

ペリレンビスイミドの自己集合に基づくペロブスカイトナノ結晶の集合制御

基于苝双酰亚胺自组装的钙钛矿纳米晶组装控制

• 发表时间: 2022
• 作者: 久保直輝;山内光陽;増尾貞弘
• 通讯作者: 増尾貞弘

分子集合体を用いた量子ドットの1次元配列

使用分子聚集体的一维量子点阵列

• 发表时间: 2022
• 作者: 中務加奈子;山内光陽;増尾貞弘
• 通讯作者: 増尾貞弘