時間分解走査プローブ顕微鏡による界面ダイナミクスの研究

使用时间分辨扫描探针显微镜研究界面动力学

• 批准号: 15033273
• 负责人: 玉井 尚登
• 金额: $ 3.33万
• 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 on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15033273/
• 关键词: 色素増感; 太陽電池; CdTe; ポリチオフェン; 酸化チタン; 走査プローブ顕微鏡; フェムト秒; メゾスコビック構造; 誘電性高分子; 時間分解SNOM; 増感色素; 励起エネルギー移動; 電子移動; 励起子拡散; アントラセン

本年度は,ヨウ素溶液の不必要なプラスチック型色素増感太陽電池における光化学初期過程,特に電子移動反応ダイナミクスを解明する為に,ピコ秒時間分解発光SNOMを酸化チタン/増感色素系に適用し,この様な系の微小構造と電子移動ダイナミクスの関係を解明した。増感色素として,ポリチオフェン系誘導体,および耐光性のあるCdTeの様な半導体ナノ微粒子を用いた。ポリチオフェン系誘導体(POT)に関しては,サーモクロミック特性やpHクロミズムがあり,この様な電子状態変化と局所構造変化および電子移動過程の相関を解明した。基盤としての酸化チタンに関しては,太陽電池用の市販TiO_2に比べてペルオキソチタン酸水溶液から作製したアナターゼゾルTiO_2が,光触媒だけでなく太陽電池としての効率上昇に優れていることが明らかになった。CdTeナノ微粒子を吸着させた薄膜においては,溶液中と同様な吸収と発光スペクトルが観測されたが,発光寿命をみるとTiO_2薄膜上では焼結時間が長くなる程寿命が短くなっており,CdTeナノ微粒子からTiO_2へ光電子移動を示唆している。しかし走査プローブ顕微鏡で解析すると空間的に不均一であると共にCdTeナノ微粒子は薄膜上ではがれやすく太陽電池として用いるだけの十分な吸収強度を得ることはできなかった。一方,POTを吸着させた薄膜においては,ガラス基板上とTiO_2上でわずかな差しか観測されず,POTでは電子移動と基底状態への緩和が競争的に起こるために電子移動効率が悪いものと考えられる。また、波長依存性もほとんど見られなかった。POT薄膜を高湿度条件下で作製しSNOMによる測定を行ったところ微小水滴にアシストされた円形構造が蛍光像として観測されると共に,場所依存性が大きく,高分子間相互作用が強い事が明らかとなった。

In this year, the photochemical initial process of unnecessary pigment solution in photosensitizing solar cells, especially the electron movement reaction, is explained, and the application of photosensitizing SNOM to acidification/photosensitizing pigment system is explained. The relationship between electron movement reaction and microstructural electron movement of this system is explained. Photosensitizing pigment, CdTe, semiconductor, fine particles, etc. The relationship between POT and electron state transition, structure transition and electron movement process is clarified. In the case of TiO_2 photocatalyst, the efficiency of solar cells is increased due to the increase in the activity of TiO_2 photocatalyst. CdTe particles adsorbed on TiO_2 thin films can be measured in solution. The lifetime of light emission is shorter than that of TiO_2 thin films. CdTe particles adsorbed on TiO_2 thin films can be measured in solution. The absorption intensity of CdTe particles on the surface of the micro-mirror is very high. On the one hand,POT adsorption thin film on the substrate and TiO_2 on the other hand,POT electron mobility and substrate state mitigation and competition on the other hand. Wavelength dependence is a problem. POT films can be made under high humidity conditions and measured in SNOM. Because of the unique round-shaped structure of tiny water droplets, they can be measured by optical imaging and optical imaging, making them highly dependent on the location and making it clear that the interaction between polymers is strong.

项目成果

Transient Behavior of 2-(2',4'-dinitrobenzyl)pyridine Photochromism Studied by Ultrafast Laser Spectroscopy

超快激光光谱研究2-(2,4-二硝基苯甲基)吡啶光致变色的瞬态行为

• 发表时间: 2004
• 期刊: Chemical Physics 306
• 作者: S.Mitra;H.Ito;N.Tamai
• 通讯作者: N.Tamai

P.R.Bangal, N.Tamai, Y.Yokoyama, H.Tukada: "Transient Spectroscopic Study of a non-Kekule Molecule Generated by Photochemical γ-Hydrogen Abstraction of Ethyl 4-formyl-1,3-dimethylpyrazole-5-carboxylate"J.Phys.Chem.B. 108. 578-585 (2004)

P.R.Bangal、N.Tamai、Y.Yokoyama、H.Tukada：“4-甲酰基-1,3-二甲基吡唑-5-甲酸乙酯光化学γ-氢提取产生的非凯库勒分子的瞬态光谱研究”J。物理化学B 108. 578-585 (2004)

Digital photoswitching of fluorescence based on the photochromism of diarylethene derivatives at a single-molecule level

• DOI: 10.1021/ja047169n
• 发表时间: 2004-11-17
• 期刊: JOURNAL OF THE AMERICAN CHEMICAL SOCIETY
• 影响因子: 15
• 作者: Fukaminato, T;Sasaki, T;Irie, M
• 通讯作者: Irie, M

P.R.Bangal, N.Tamai, Y.Yokoyama, H.Tukada: "Photosublimalion of Novel π-System Photoproduct of Ethyl 4-formyl-1,3-dimethylpyrazole-5-carboxylate"J.Phys.Chem.B. 107. 13554-13556 (2003)

P.R.Bangal、N.Tamai、Y.Yokoyama、H.Tukada：“4-甲酰基-1,3-二甲基吡唑-5-甲酸乙酯的新型 π 系统光产物的光升华”J.Phys.Chem.B. 107。 -13556 (2003)

Synthesis and Photophysical Properties of π-Conjugated Polymers Incorporated with Phosphorescent Rhenium(I) Chromophores in the Backbones

• DOI: 10.1021/jp0489323
• 发表时间: 2004-08
• 期刊: Journal of Physical Chemistry B
• 影响因子: 3.3
• 作者: Ming Zhang;P. Lu;Xiaomeng Wang;Lin He;Hong Xia;Wu Zhang;Bing Yang;Linlin Liu;L. Yang;M. Yang;Yuguang Ma;Ji-Kang Feng;and Dejun Wang;N. Tamai