自己組織化共役高分子マイクロ球体による革新的光電子機能発現

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[A] 電荷注入による電界誘起WGM発光：本研究に差し掛かるに当たって申請書に記載されているデバイス構造ではアクティブ層が厚すぎるために電荷を球体内で再結合させることは難しいと判断した。そこで100 nm のギャップを持つチタンを電極をEbeamリソグラフィによって作成することを検討した。レジストの種類・膜厚やドーズ量の検討を行った結果、100 nm のギャップをもつ電極作製に成功した。また、その他方でポリマー球体からの光励起によるレーザー発振の観測にも成功している。共役高分子のみからなる球体からのレーザー発振は未だに報告されておらず電荷注入による電界誘起WGMレーザーに向けた大きな一歩であると考えられる。本研究結果は現在論文提出中である。[C] 高分子マイクロ球体による光捕集系の構築：Forster型エネルギー移動 (FRET) は近距離では非常に高効率にエネルギー移動が起こる一方、数十ナノメートル以上離れるとその効率は著しく低下する。一方で放射型エネルギー移動 (RET) は光の再吸収・再発光によるエネルギー伝達機構であり、マイクロメートルを超える距離でも起こる。しかしながら、エネルギードナーの発光が放射状に広がるために効率が非常に悪い。しかし光は理想的な真空場ではエネルギーのロスなく進むことから、ドナーの発光に方向性をもたせることができれば長距離・高効率なエネルギー移動が実現できると考えられる。本研究ではエネルギードナー・アクセプターの関係にある共役高分子をそれぞれ自己集合化させて作製したマイクロキャビティを連結させることでドナーの放射を選択的にアクセプターに誘導し高効率・長距離のRETを実現した。本研究は論文としてまとめられACS Nano 2016, 10, 5543－5549.に掲載されている。