有機ナノ粒子からの蛍光における光アンチバンチングの粒子サイズ依存性

有机纳米颗粒荧光中光学反聚束的粒径依赖性

• 批准号: 18710100
• 负责人: 増尾 貞弘
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: Kyoto Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18710100/
• 关键词: 光アンチバンチング; 単一光子; 単一分子; 単一分子計測; ナノ結晶; ナノ粒子; 共役ポリマー; アンチバンチング; コインシデンス; 分子凝集体; 有機結晶; ペリレンビスイミド

本研究では、光アンチバンチングを示す有機ナノ粒子のサイズを解明することを目的とした。光アンチバンチングとはある時間に存在する光子数が1つのみとなる現象であさことから、光アンチバンチングを示す物質は単一光子発生源として働く。この単一光子発生源は、究極の暗号通信である量子暗号通信などの次世代量子情報技術に必要不可欠であるから、近年、単一光子発生源の探求が非常に活発に行われている。一般に単一発光性分子や量子ドットなど、いわゆる「単一量子システム」は光アンチバンチングを示すが、それらが複数集まって構成された集合体は示さない。では、どのくらいのサイズであれば光アンチバンチングを示すのか。この疑問を世界に先駆けて解明することを本研究の目的とした。発光性分子として、3種類のペリレンビスイミド誘導体、および分子量が異なる3種類の発光性共役ポリマー(MEH-PPV)を用いた。再沈法により、これらのナノ結晶・ナノ粒子を作製した。光学顕微鏡下において、1粒のナノ結晶またはナノ粒子からの蛍光強度・蛍光寿命の時間変化、およびコインシデンス測定の同時測定を行い、その光アンチバンチング挙動を観測した。その結果、ペリレンビスイミド誘導体の場合、粒径が〜70nm程度の単一ナノ結晶・ナノ粒子は光アンチバンチングを示すことを見出した。また、分子の凝集状態に依存して、単一光子発生効率が変化することも見出している。共役ポリマーを用いた研究においては、サイズが〜20nm程度のナノ粒子を作製し測定したところ、このサイズ領域にあるほとんどの単一ナノ粒子は光アンチバンチングを示すことを見出した。また、分子量の異なる共役ポリマーを用いることで、ナノ粒子のサイズ依存性を観測したところ、サイズが小さくなるにつれて、単一光子発生効率が向上することを見出した。これらは、複数の分子が集まってできた集合体であっても、サイズをコントロールすることにより単一光子発生源として働くことを示した結果である。

这项研究旨在阐明表现出光学抗堆积的有机纳米颗粒的大小。由于轻型抗束缚是一种现象，其中在特定时间仅存在一个光子数，因此表现出光抗束的材料作为单个光子源。这种单个光子生成源对于下一代量子信息技术至关重要，例如量子加密通信，这是最终的加密通信，近年来，对单个光子生成来源的搜索非常活跃。通常，所谓的“单量子系统”（例如单发光分子和量子点）表现出光学抗堆积，但不显示由其中多个组成的组件。那么，显示轻型抗管的尺寸是多少？这项研究的目的是将这个问题阐明为世界。三种类型的per烯二酰亚胺衍生物和具有不同分子量的三种类型的发光共轭聚合物（MEH-PPV）用作发光分子。这些纳米晶纳米颗粒是通过重新沉淀制备的。在光学显微镜下，从一个纳米晶体或纳米颗粒中荧光强度和荧光寿命的随时间变化，同时进行了重合测量，并观察到光学抗束式行为。结果，发现在per烯二酰亚胺衍生物的情况下，粒径约为70 nm的单纳米晶纳米颗粒具有光抗心。还发现，单光子产生效率取决于分子的聚集状态。在使用共轭聚合物的研究中，制造并测量了尺寸约为约20 nm的纳米颗粒，发现此尺寸区域中的大多数单纳米颗粒都表现出光抗激素。此外，当使用具有不同分子量的共轭聚合物时，我们观察到纳米颗粒的尺寸依赖性，发现单光子产生的效率随着尺寸的降低而增加。这些结果表明，即使形成了由多个分子组成的组，也可以通过控制大小来充当单个光子源。

项目成果

単一分子蛍光分光法による孤立電荷移動錯体の光物理特性解析

单分子荧光光谱法对孤立电荷转移复合物的光物理表征

• 发表时间: 2008
• 作者: Yamashita I;Kirimura H;Okuda M;Nishio K;Sano K;Shiba K;Hayashi T;Hara M;Mishima Y;増尾貞弘;増尾 貞弘;増尾貞弘;村主 舞;遠藤 亨
• 通讯作者: 遠藤 亨

ナノサイズ凝集体の光アンチバンチング挙動

纳米聚集体的光反聚束行为

• 发表时间: 2008
• 作者: Yamashita I;Kirimura H;Okuda M;Nishio K;Sano K;Shiba K;Hayashi T;Hara M;Mishima Y;増尾貞弘;増尾 貞弘;増尾貞弘;村主 舞;遠藤 亨;田中智也;増尾貞弘;西 信弘;増尾貞弘
• 通讯作者: 増尾貞弘

ペリレンビスイミド単一ナノ結晶の光アンチバンチング挙動

苝双酰亚胺单纳米晶的光抗聚束行为

• 发表时间: 2007
• 作者: Yamashita I;Kirimura H;Okuda M;Nishio K;Sano K;Shiba K;Hayashi T;Hara M;Mishima Y;増尾貞弘;増尾 貞弘;増尾貞弘;村主 舞;遠藤 亨;田中智也;増尾貞弘;西 信弘;増尾貞弘;増尾貞弘;増尾貞弘
• 通讯作者: 増尾貞弘

単一ペリレン系ナノ結晶からの単一光子発生

从单个苝纳米晶体产生单光子

• 发表时间: 2007
• 作者: Yamashita I;Kirimura H;Okuda M;Nishio K;Sano K;Shiba K;Hayashi T;Hara M;Mishima Y;増尾貞弘;増尾 貞弘;増尾貞弘;村主 舞;遠藤 亨;田中智也;増尾貞弘;西 信弘;増尾貞弘;増尾貞弘;増尾貞弘;田中智也;西 信弘;村主 舞;増尾貞弘;増尾貞弘
• 通讯作者: 増尾貞弘

Photon Antibunching in the Emission from a Single Organic Nanocrystal

单个有机纳米晶体发射中的光子反聚束

• 发表时间: 2007
• 作者: Yamashita I;Kirimura H;Okuda M;Nishio K;Sano K;Shiba K;Hayashi T;Hara M;Mishima Y;増尾貞弘;増尾 貞弘;増尾貞弘;村主 舞;遠藤 亨;田中智也;増尾貞弘;西 信弘;増尾貞弘;増尾貞弘;増尾貞弘;田中智也;西 信弘;村主 舞;増尾貞弘;増尾貞弘;増尾貞弘
• 通讯作者: 増尾貞弘