有機無機交互層状ハイブリッドペロブスカイト膜のシンチレーター機能に関する研究

有机-无机交替层状杂化钙钛矿薄膜闪烁体功能研究

• 批准号: 22K04905
• 负责人: 赤城 嘉也
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Hamamatsu University School of Medicine
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04905/
• 关键词: 有機無機交互層状ハイブリッドペロブスカイト; ラングミュア・ブロジェット法; インターカレーション法; 元素置換; 量子井戸構造; シンチレーター; ２次元層状有機無機ハイブリッドペロブスカイト; 多重量子井戸構造

本研究では，有機無機交互層状ハイブリッドペロブスカイトのシンチレーター(X線照射で蛍光を発する材料）としての最適な構造を解明することを目的としている。2022年度には，その目的を達成するための重要な前段階として，組成・構造を自在に変えて有機無機交互層状ハイブリッドペロブスカイト膜を作製する技術の確立に焦点を絞った。その結果，オクタデシルアミン(ODA)のLB膜をヨウ化鉛とヨウ化水素酸の混合水溶液に浸漬するインターカレーション法により，層秩序の高い有機無機交互層状ハイブリッドペロブスカイト膜を作製することに成功した。しかしながら，初年度前半には，ハロゲン元素，金属元素を変えると，ヨウ化鉛/ヨウ化水素酸の混合水溶液の場合と同一濃度ではインターカレーションが進まない場合も少なくない，という問題が残った（水溶液の濃度を上げてインターカレーションを試みる場合，ハロゲン化金属の溶媒（水）への溶解度の低さが障壁となっていた）。そこで，初年度後半には，インターカレーション法の適用が難しいハロゲン化金属については，先ず，母材の膜(ODA LB膜)にヨウ化鉛の層を水溶液からインターカレートし，その後，異種のハロゲン化水素（例：HBr）の蒸気に暴露することによるハロゲン元素の置換を試み，これに成功した。「LB膜作製－水溶液中でのハロゲン化金属のインターカレーション－蒸気相中でのハロゲン元素の置換」という三段階の製膜法である。このような経緯を経て，初年度に量子井戸構造を有する有機無機交互層状ハイブリッドペロブスカイト膜を，組成・構造を変えて自在に構築する技術を確立した。これらの成果の一部は，既に2022年度に原著論文として掲載・公開されており，2023年度にも，国内外の学術的会合における複数の研究発表，および，原著論文続編の投稿を予定している。

本研究的目的是阐明有机-无机交替层状杂化钙钛矿作为闪烁体（一种在暴露于 X 射线时发出荧光的材料）的最佳结构。 2022年，作为实现这一目标的重要第一步，我们重点建立通过自由改变成分和结构来制造有机-无机交替层状杂化钙钛矿薄膜的技术。结果，我们通过使用插层法，将十八胺（ODA）的LB膜浸入碘化铅和氢碘酸的混合水溶液中，成功地制备了具有高层序的有机-无机交替层状杂化钙钛矿薄膜。 。然而，在第一年的上半年，问题仍然存在，当改变卤素元素或金属元素时，插入通常不能以与碘化铅/氢碘酸混合水溶液相同的浓度进行。当尝试通过增加水溶液浓度进行插层时，金属卤化物在溶剂（水）中的溶解度低是一个障碍。）因此，在第一年的后半段，对于难以应用插层法的金属卤化物，我们首先从水溶液中插层一层碘化铅到基膜（ODA LB膜）上，然后插层我们尝试通过将卤素元素暴露于卤化氢（例如 HBr）蒸气中来取代卤素元素，并取得了成功。它是一种三步成膜方法：“LB膜生产-在水溶液中插入金属卤化物-在气相中取代卤素元素。”通过这个过程，我们在第一年就建立了通过改变成分和结构来自由构建具有量子阱结构的有机-无机交替层状杂化钙钛矿薄膜的技术。其中一些成果已经在2022年作为原始论文发表，2023年我们计划在国内和国际学术会议上进行多次研究报告，并提交原始论文的续集。

项目成果

有機無機2DペロブスカイトのLB膜における多重量子井戸ポラリトンの観測

有机-无机二维钙钛矿LB薄膜中多量子阱极化子的观察

• 发表时间: 2023
• 作者: 下迫 直樹;直井 洸太;三浦 康弘;赤城 嘉也;竹岡 裕子;欅田 英之;江馬 一弘
• 通讯作者: 江馬 一弘

浜松医科大学医学部医学科 総合人間科学講座（物理学）

滨松大学医学院医学系综合人类科学系（物理学）