ユウロピウムから構成される量子サイズ半導体ナノ結晶の合成と光物理特性

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現在、光通信や光記録、光エネルギーなど次世代の社会基盤となる光技術や光材料の研究開発が盛んに行なわれている。申請者は、これまでEuSナノ結晶の合成と光アイソレータ材料としての評価(Faraday 効果測定)を行ってきた。今年度は、光アイソレータから、さらに広く光材料と観点を広げて研究を行った。申請者はナノサイズの空間を有するホスト材料に着目した。ホスト材料の内部ヘゲスト化合物として光機能材料(有機分子や錯体)を導入または合成した。これにより、モルフォロジーや周囲の環境の影響から、高性能化が見込まれる。はじめに、ゼオライト細孔内部に有機分子(4-アセチルビフェニル)と金属カチオンを共存させたナノハイブリッドを構築した。4-アセチルビフェニルは溶液中では蛍光を示さないが、ナノハイブリッド化による希土類カチオンとの共存によって、青色蛍光が発現することを見出した。また、Gdイオンと共存させたナノハイブリッドにおいては、室温でのりん光発光の発現にも成功した。溶液系における有機カルボニル化合物の光物理過程に対する金属カチオンの効果との対比により、ゼオライト環境について考察した。また、ゼオライトのようなホストを利用したナノハイブリッドにおいては、ゲストの存在位置(細孔への内包か外表面吸着か)の特定が重要な問題となる。しかし、その位置を明確に示すことは一般的方法(NMR、IR測定、TEM観察)では困難である。ゲストの存在位置は、ナノハイブリッドの物性に決定的影響を及ぼすと考えられることから、ゲストの位置の明確化はナノハイブリッドの研究において重要である。ここでは、具体的に、ゼオライト細孔に発光性ゲスト(フルオレセイン)を内包したナノハイブリッドにおいて、C_<60>による発光の消光現象を利用することでゲストの内包を明確に示した。