有機・無機複合型光機能ナノ素子の構成とスピンによる光特性の磁場制御

有机-无机复合光学功能纳米器件的结构及自旋对光学性能的磁场控制

• 批准号: 14703023
• 负责人: 米村 弘明
• 金额: $ 18.64万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14703023/
• 关键词: フラーレン; クラスター; ナノ粒子; 希薄磁性半導体; 発光; 磁場効果; 量子サイズ効果; 交互積層法; 磁場配向; エネルギー移動

本研究では半導体及び金属の無機ナノ粒子、光機能分子の有機ナノ粒子、さらに無機ナノ粒子と有機ナノ粒子を組み合わせた有機・無機複合型ナノ粒子を組織化した薄膜を構成する。そして、これらの薄膜において、形成過程に"磁場"を印加してナノ粒子やナノ素子のナノ構造を制御する事で、"新規"光特性を有する光機能ナノ素子の創製を図る事を目的として研究を行った。1.有機ナノ粒子の場合に関しては、以下の検討を行った。はじめに、溶液中のC_<60>クラスター状態の光化学反応に対する磁場効果の測定を行った。N-メチルフェノチアジンと共にC_<60>誘導体をTHF:水混合溶媒中でクラスター化させた。AFM観測によって約100nmのナノクラスターを形成している事がわかった。過渡吸収スペクトル測定を行うと、光電荷分離状態の寿命が磁場の印加によって大幅に長くなった。このナノクラスターを透明電極に固定すると光照射によって、安定な光電流が観測された。光電流に及ぼす磁場の影響も検討した。2.無機ナノ粒子の場合に関しては、希薄磁性半導体(Zn_<1-X>Mn_XS)のナノ粒子をAOT逆ミセル法によってW=[H_2O]/[AOT]を変化させながら作成した。TEM観察によって数nmのナノ粒子が作製できる事がわかった。W値が減少するに伴ってZn_<1-x>Mn_xS粒子の吸収ピーク及び吸収端が短波長シフトした。これは量子サイズ効果が原因である。ナノ粒子では590nm付近に発光ピークが観測された。この発光はZnSからZnSマトリックス中のMn^<2+>へエネルギー移動したMn^<2+>による発光に帰属される。調整方法を変えて、発光及びESRスペクトルによって検討すると、ZnSマトリックス中に孤立し、かつSと完全に配位したMn^<2+>が多いほど発光特性が良い事がわかった。さらに、ナノ粒子を金基板や石英基板上にSAMによる交互積層法を用いて積層した。積層回数を増加するにつれて、ナノ粒子からの発光および吸収が直線的に増加し、ナノ粒子積層薄膜の作成が可能になった。磁場を印加しながら積層した方が、発光が強くなった。原因は検討中である。

This study で は semiconductor and び metal の inorganic ナ ノ の organic particles, optical functional molecules ナ ノ particle, さ ら に inorganic ナ ノ と organic particles ナ ノ particle group を み close わ せ た organic, inorganic compound ナ ノ particle を organized し た film を constitute す る. そ し て, こ れ ら の film に お い て, forming process に "magnetic field" を Inca し て ナ ノ particle や ナ ノ element child の ナ ノ tectonic を suppression す で る, "new rules" optical properties を have す る light function ナ ノ element child の created を 図 る matter を purpose と し を line っ て research た. 1. In the case of organic ナノ particles, に is related to <s:1> て, and the following <s:1> 検 discusses を. The <s:1> photochemical reaction 応に of <s:1> C_<60> in solution is used to determine the effect of する magnetic field <s:1> by を and った. N-メチ フェノチアジ フェノチアジ フェノチアジ と と co-に C_<60> inducer をTHF: で ラスタ ラスタ と in water mixed solvent させた. AFM 観 measuring に よ っ て about 100 nm の ナ ノ ク ラ ス タ ー を form し て い る matter が わ か っ た. Transition absorbance スペ ト ト うと determination を row うと, photoelectric charge separation state <s:1> lifetime が magnetic field <s:1> Inca によって large に long くなった. こ の ナ ノ ク ラ ス タ ー を transparent electrode に fixed す る と light に よ っ て, stable な photocurrent が 観 measuring さ れ た. Photocurrent に and ぼす magnetic field <e:1> affect 検 検 over た. 2. Inorganic ナ ノ particle の occasions に masato し て は, bush thin magnetic semiconductor (Zn_ < 1 - X > Mn_XS) の ナ ノ particle を AOT reverse ミ セ ル method に よ っ て W = [H_2O] / [] AOT を variations change さ せ な が ら made し た. TEM観 examines によって nm <s:1> ナノ particles が to act on で る る events がわ った った った. The W value が reduces the <s:1> adsorption of するに accompanied by ってZn_<1-x>Mn_xS particles ピ が <s:1> and the が adsorption end が short wavelength シフト た た. The effect of ズ れ quantum サ ズ ズ が cause である. The ナノ particle で で at 590nm is close to に luminescence ピ <s:1> が観 が観 が観 measurement された. こ の 発 light は ZnS か administered ら ZnS マ administered ト リ ッ ク ス の in Mn ^ 2 + > < へ エ ネ ル ギ ー mobile し た Mn ^ 2 + < > に よ る 発 light に 帰 genus さ れ る. Adjustment method を - え て, 発 light and び ESR ス ペ ク ト ル に よ っ て beg す 検 る と, ZnS マ administered ト リ ッ ク ス に し isolation, か つ S と completely に ligand し た Mn ^ 2 + > < が more い ほ ど 発 light features good が い matter が わ か っ た. さ ら に, ナ ノ particle を Jin Jiban や Shi Yingji board に SAM に よ る interaction を horizon method with い て horizon し た. Horizon back several を raised plus す る に つ れ て, ナ ノ particle か ら の 発 light お よ び suction 収 が linear に raised し, ナ ノ particle deposition film の made が may に な っ た. Magnetic field を Inca ながら ながら product layer た た direction が, emission が strong くなった. The reason is である 検 in the discussion である.

项目成果

H.Yonemura et al.: "Magnetic Field Effects on the Decay Rate of Triplet Biradical or Radical Pai r Generated from Intramolecular El ectron Transfer in Fullerene-Phenothiazine Systems"Fullerenes. 12. 97-104 (2002)

H.Yonemura等人：“磁场对富勒烯-吩噻嗪系统中分子内电子转移产生的三重态双自由基或自由基对衰变率的影响”富勒烯。

H.Yonemura et al.: "Magnetic Field Effects on the Decay Rate of Triplet Biradical Photogenerated from Intramolecular Electron Transfer in Fullerene-Phenothiazine Linked Compounds"RIKEN Review. 44. 66-68 (2002)

H.Yonemura 等人：“磁场对富勒烯-吩噻嗪连接化合物中分子内电子转移产生的三重态双自由基光衰率的影响”RIKEN 评论。

米村 弘明 他: "磁気科学"アイピーシー. 536 (2002)

Hiroaki Yonemura 等人：“磁科学”IPC 536 (2002)。

H.Yonemura et al.: "Photoinduced Intramolecular Electron -Transfer Reaction in Carbazole -Fullerene and Phenothiazine -Fullerene Linked Compounds in Benzene and Benzonitrile as Studied by Fluorescence, Transient Absorption, Time -Resolved EPR, and Magneti

H.Yonemura 等人：“通过荧光、瞬时吸收、时间分辨 EPR 和磁力研究，苯和苯甲腈中咔唑-富勒烯和吩噻嗪-富勒烯连接化合物中的光诱导分子内电子转移反应”