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

基本信息

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

项目摘要

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。

在今年，为了阐明最初的光化学过程，尤其是塑料型染料敏化的太阳能电池中的电子传递反应动力学，这些动力学对于碘溶液不需要，而Picsecond Time Cromented Limeincence SNOM被应用于氧化钛/敏化的染料系统，以及此类系统之间的关系和电子之间的关系和电子之间的关系。作为敏化染料，使用了聚噻吩的衍生物和耐轻度的半导体纳米颗粒（例如CDTE）。基于聚噻吩的衍生物（POTS）具有热色素特性和pH染色体，并且已经阐明了这些变化，局部结构变化和电子转移过程之间的相关性。关于氧化钛作为碱，已经揭示了从过氧二坦酸水溶液中制备的氧化酶溶液TIO_2优于太阳能细胞的市售TiO_2的溶液溶液，不仅在光催化剂中，而且还提高了作为太阳能电池的效率。在吸附CDTE纳米颗粒的薄膜中，观察到与溶液中相同的吸收和发射光谱，但是TIO_2薄膜上的发射寿命较短，表明光电子从CDTE纳米颗粒转移到TIO_2。但是，当通过扫描探针显微镜分析时，CDTE纳米颗粒在空间上是不均匀的，并且很容易在薄膜上剥离，并且无法获得足够的吸收强度作为太阳能电池。另一方面，在带有吸附锅的薄膜中，在玻璃基板和TIO_2上没有观察到的差异很小，在锅中，电子传递和放松向基态发生了竞争性，因此电子传递效率被认为是无效的。此外，几乎没有波长的依赖性。在高湿度条件下制造了锅薄膜并使用SNOM进行测量，并观察到由微水滴辅助的圆形结构作为荧光图像，并发现位置依赖性很大，聚合物相互作用很强。