「ナノ構造発光材料／色素複合体におけるエネルギー移動：―直線偏光度の測定による評価―」

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(1)「ナノ構造発光材料／色素複合体におけるエネルギー移動一直線偏光度の測定による評価一」教科・領域教育学専攻自然系コース（理科）. M09179C 播磨昇はじめに. 近年、半導体物性の応用物理学分野におい. を世界で初めて確認することができた。さら. てホーラスシリコンやホーラスアルミナの研. にホーラスアルミナ／色素ナノ複合体におい. 究はそれ自体のフォトルミネセンスを発光デ. てもホーラスアルミナから色素分子へのエネ. バイスに利用することを目指しでなされてき. ルギー移動を、これまで用いられたことのな. たが、現時点ではレーザー発振条件を満足す. い直線偏光度測定による方法を用いて評価す. るまでの発光は、世界的に見て実現はされて. ることができた。. いない。そこで考えられたのがホーラスシリコンやホーラスアルミナを母体として活用し、. 実験の手順. その固体中に混入した色素を発光させるとい. 1）．試料の作成. う発想である。今回研究に用いたローダミン. Si結晶の結晶面（100）に形成された酸化. 色素（Rh110）は既に液体状態で色素レーザ. ホーラスシリコン（OPSi）層、およびアルミ. ーに使用されているものである。. ニウム基板を陽極酸化して得られたホーラス. 一方、レーザー色素自体を光エネルギーで. アルミナ層に青色光吸収色素（青色色素）. 励起するとき、その光エネルギー吸収帯の波. Rh110を混入して試料を作成した。. 長範囲が狭いのが欠点であることが既に知られている。そこで逆に母体自体のエネルギー. 2）．発光スペクトノレの測定. 吸収帯が広くとれる性質を利用し母体から効. 作成した試料に励起波長514．5nmと. 率よく色素にエネルギーを移動させることに. 457．9nmのアルゴン（Ar＋）レーザ］と励起. より色素を発光させるという方法が考えられ. 波長410nmの半導体レーザーを照射し、サ. ている。. ンプルから放射されるフォトルミネセンス. そのような研究の流れの中で、本研究は母. （PL）を測定した。. 体から色素へのエネルギー移動の評価を直線偏光度の測定とその分析による方法を用いて. 3）．直線偏光度の測定. 行ったものであり、特に従来の研究では報告. 偏光方向が垂直方向に調整された各レーザ. されていない酸化ホーラスシリコンのファー. ー光を試料に照射し、PLの測定値から定義. ストバンドから色素分子へのエネルギー移動. 式に基づき直線偏光度Pを計算した。. 一346一.

(2) 次の図1．は色素を混入した試料にレーザー. 縞諭. 光を照射したときの母体の発光中心から色素. 今回の酸化ホーラスシリコン／色素ナノ複. 分子へのエネルギー移動の状況を表したもの. 合体の研究における実験は、青色発光（ファ. である。この場合、色素のフォトルミネセン. ーストバンド）OPSiサンプルから色素分子. スの励起光に平行な成分I〃と垂直な成分I⊥. へのエネルギー移動を直線偏光度の測定を用. から求まる直線偏光度Pの値は0．5以下とな. いて定量的に証明したものとしては、世界で. り、発光中心の直接発光のときよりも小さく. 初めての観測であると考えられる。これは. なる。. OPSiが色素に対する増感物質としても使用できる可能性を示した点でも意味深い。. 発光中心発光中心 ’. 〃（双極子モ（双極子モメント）. 、！. 一方、ホーラスアルミナ／色素ナノ複合体の. 1㌧4. E ’、 E 、一. 研究では直線偏光度の測定を用いた方法によ. ’、、. （エノ（エネルギー移動〃＾。品ミ（図1、） PL がある場合）. り母体から色素分子Rh11Oへのエネルギー移動の存在証明をこれまでにナノ複合体で示. 色素分子 P」1一∫！く05. されたエネルギー移動に関する研究とは別の. イー十∫⊥. 角度から示すことができた。. 結果と考察. さらに、ホーラスアルミナが酸化ホーラス. 酸化ホーラスシリコン、ホーラスアルミナ. シリコンに比べて極めて秩序立った構造を持. は、共に色素を混入した複合体において母体. っていることがSEM画像などの解析から明. から色素へのエネルギー移動を示すと見られ. らかとなり、そのような構造の異なる母体に. る直線偏光度Pの低下を示す測定結果（図2．. 共通の色素を混入したそれぞれのナノ複合体. 参照）が得られた。 O．5. から発せられるルミネセンスの偏光成分の際 271eV｛4579nm〕e貫。. 立った相違が、今回の研究の主題である直線. ＾o・4. 婁. 1111 レ. 偏光度の測定と分析によって初めて定量的に確認されたと言える。. このような色素ナノ複合体における未知の. （図2．酸化PSi 。．1. の場合）。 1，5 2 2．5. Pho−on8n6㎎ツ｛eV〕. P値特性が何を意味し、そして何に由来するのかを理解し探求して行くことは、今後のナ. さらに複合体からの発光は、エネルギー移. ノ複合体におけるエネルギー移動研究におけ. 動後の色素分子からの発光が支配的であり、. る新たな課題となるのではないかと希望する. その発光強度が母体の発光に比べて著しく高. ところである。. いことからエネルギー移動の大半は発光を伴わないことが分かった。結果として母体からの非輻射型のエネルギー移動が関与している. 主任指導教員庭瀬敬右. と考えられる。. 指導教員小山英樹. 一347一.

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