熊本大,ペロブスカイト型ナノ結晶で光スイッチ開発

熊本大学の研究グループは,金属ハライドペロブスカイト型ナノ結晶(CsPbBr3)とフォトクロミック分子のジアリールエテンを組み合わせ,紫外/可視光照射を介してCsPbBr3ナノ結晶の発光をOn/Off切替することに成功した(ニュースリリース)。

ジアリールエテンは,外部からの光刺激によって無色の開環体と有色の閉環体の間を可逆的に異性化(構造が変化して性質が変わること)する。研究グループではこの光刺激によるジアリールエテンの可逆的な色調変化(光吸光度変化)を利用し,CsPbBr3ナノ結晶表面にジアリールエテンが結合したハイブリッドを合成してナノ結晶の発光をOn/Offスイッチさせた。

得られたハイブリッドをフェムト秒ポンプ・プローブ分光測定を用いて解析した結果,ナノ結晶から閉環型ジアリールエテンへの高速な電子・エネルギー移動が観測され,この現象が非発光(Off)状態の形成に寄与していることが明らかになった。

一方,CsPbBr3ナノ結晶と開環体で構成されるハイブリッドではこれらの現象が観察されず,高輝度発光(On)状態が維持された。二つの状態は紫外光と可視光を交互に照射することで可逆的に往き来し,高いOn/Off発光強度比を示した。

このハイブリッドは,さらに改良することで超解像イメージング用の発光プローブやナノ光メモリなどの記録媒体として応用できる可能性を秘めており,次世代の光スイッチ材料として期待されるという。

今回の成果は,CsPbBr3ナノ結晶とジアリールエテン,有機化合物のTEMPOを混合した溶液における発光スイッチングおよびそのメカニズム解明に関するもの。研究グループは今後,これらの知見を活かして固体状態でスイッチする光材料を開発することで,超解像イメージング用の発光プローブやナノ光メモリなどの記録媒体への応用が期待されるとしている。

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