近畿大,量子ドットからマルチカラー円偏光を発生

近畿大学の研究グループは,近年注目の半導体材料であるペロブスカイト量子ドットについて,外部から磁力を加えることでらせん状に回転しながら振動する光「円偏光」を発生させ,その組成を変えるだけでマルチカラーに色調を変えることに成功した(ニュースリリ)。

円偏光は,3D表示用有機ELディスプレー等に使用される新技術として注目されている。通常の発光体から発せられる光は,右回転円偏光と左回転円偏光の両方を含んでおり,片方の円偏光だけを得るには,フィルターを用いてもう片方の偏光をカットする必要があるが,この方法では光量が半分になってしまうという問題がある。

そのため現在,世界中で一方の円偏光を優先的に発することのできる円偏光発光体の開発が進められている。しかし,現在の技術では鏡面対称の構造をもつキラル(光学活性)な発光体の対から,右回転円偏光または左回転円偏光を発生させるのが一般的。

この研究に用いた量子ドットは,元々中毒性の高いカドミウム類が使われていたが,環境配慮の観点から,最近ペロブスカイトと呼ばれる結晶構造の分子が用いられるようになり,ディスプレーに応用すれば高輝度で広色域,高解像度の製品が実現できると期待されている。

研究グループは,先行研究においてアキラル(光学不活性)な分子を用いた場合でも円偏光を発生させる新しい手法を開発している。今回,ペロブスカイト量子ドットを用いて,より安価にマルチカラーの円偏光を発生させることを目指し,研究に取り組んだ。

ペロブスカイト量子ドットは,室温で高い発光効率を示すことから,発光ダイオード用発光材料や太陽電池の材料として近年盛んに研究されている。

研究グループは,アキラルなペロブスカイト量子ドットに対して,外部から磁力を加えることによって,円偏光を発生させることに成功した。また,磁力の方向を変えることで円偏光の回転方向を制御し,単一の発光体から右回転円偏光と左回転円偏光の両方を選択的に取り出すことに成功した。

さらに,ペロブスカイト量子ドットの組成を変えることで,円偏光発光の色調(波長)を青色から赤色へと300nm以上変えることにも成功した。

研究グループは,この研究成果は,将来的に高度な次世代セキュリティー認証技術の実用化や,3D表示用有機ELディスプレー等の製造コスト削減などに繋がることが期待されるとしている。

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