島根大学総合理工学部物質科学科物理分野

廣光・水野研究室

Department of Materials Science, Shimane University
Hiromitsu & Mizuno Laboratory








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Keywords
Organic Solar Cells, Energy Transfer, Cavity Polariton, Exciton, Phthalocyanine, Perovskite, ZnO, Dye J-aggregates, Light Amplification


現代の科学では物質は有機物と無機物の2つに分類されます。おおざっぱにいうと, 有機物は生体物質や生体機能に関係がある物質, 無機物はそれ以外の物質という分類です。私達の研究室の究極の目標は, この分類が物理的に意味を持つのかどうか, 持つとすればそれらの本質的違いは何かを明らかにすることです。私達は, この目標のもとで, 物理学の分野では研究の積み重ねが少ない有機物を主な研究対象としています。現在次の6つのテーマを研究の中心に据えています。

  1. 有機太陽電池の動作機構の解明とその実用を目指した研究

    (例:金属フタロシアニンを用いた有機薄膜太陽電池,鉛ハライドペロブスカイト太陽電池,(チオフェン/フェニレン)コオリゴマーをドナー材料に用いた非フラーレン系太陽電池,新規な炭素材料や有機分子を用いた有機薄膜太陽電池,P3HT/PCBMナノ粒子を用いた薄膜太陽電池)

  2. 励起エネルギー移動機構を利用した新しい発光材料の開発
    (例: ZnOナノ粒子−有機分子間の励起エネルギー移動,導電性高分子−有機分子間の励起エネルギー移動)
  3. 有機色素J会合体を活性層に用いたキャビティポラリトンに関する研究
    ⇒低閾値レーザーや量子情報通信用光デバイスの動作原理として期待されている,キャビティポラリトンの基礎的な光学特性について調べています。今後,有機分子の会合状態制御や膜厚の精密制御を通して,励起子−光子相互作用の制御を行いたいと考えています。また,単結晶を活性層に用いたマイクロキャビティの光物性も調べていく予定です。
  4. 有機材料の発光増幅特性

    ⇒MEH-PPV:H2TPP(COOH)混合膜や無機/有機ハイブリッド積層膜における励起エネルギー移動を利用した発光増幅特性を調べています。

  5. GaNリングキャビティを用いたバイオセンサーに関する研究,GaN膜を使用した太陽電池, with Prof. Hsu, Shih-Chieh (Roy Hsu) @Tamkang University
  6. 分子性結晶の磁性研究

      



さらに詳しい研究内容については,研究紹介をご覧ください。

今後は,低分子材料やオリゴマー材料を用いた有機薄膜太陽電池の研究に加えて,有機太陽電池材料としての有用性を明らかにするための基礎的な光物性の評価も行いたいと考えています。




イメージ

図1. 研究室で作製した有機太陽電池がプロペラを回す様子(マウスポインタをのせると画像が変わります)



























































最近の出来事



2017年8月
・8月5日に島根大学でオープンキャンパスが開催されました。水野は,色素増感型太陽電池の解説・実験を担当しました。

2017年7月
University of Southern Denmarkを訪問し,共同研究打ち合わせを行いました(水野)。また,平野君の研究進捗状況を確認し,今後の研究方針について話し合いました。
・7月20日に島根大学で開催された,ナノテクプロジェクトセンター・オープンセミナー「ナノテクによる国際学生研究交流」において,樋口君が研究発表を行いました。
 「題目:Characterization of Inverted-Type Organic Photovoltaics Using P3HT/PCBM Nannoparticles」
・7月29日に愛媛大学で開催された,2017年度応用物理・物理系学会中国四国支部合同学術講演会に参加しました(水野,那須)。那須君は,この学術講演会で研究発表(口頭)を行いました。
 「題目:導電性高分子:ポルフィリン混合膜を活性層に用いた光共振器の光学特性」


2017年5月
5月10日-12日に北海道立道民活動センター かでる2・7で開催された,ナノ学会第15回大会において研究発表を行いました。(水野,樋口,中村,筒井)
・5月27日に広島工業大学で行われた,第5回電子デバイス・回路・照明・システム関連教育・研究ワークショップに参加しました。(水野,那須)


2017年4月
修士学生4名,学部学生7名の体制で新学期が始まりました。皆さん,研究・勉強を頑張りましょう。

2017年3月
1か月間,カリアリ大学で客員教授として有機薄膜太陽電池に関する研究を行いました。(水野)
・卒業式が行われました。 卒業・修了おめでとうございます。それぞれの進路での活躍を期待しています。

・平野君がUniversity of Southern Denmarkへ留学しました。半年間,有機薄膜太陽電池の研究を頑張ってください。

2017年2月
卒業研究,修士論文発表会が行われました。皆様,お疲れ様でした。

2016年12月
・平野君の留学先が決まりました。おめでとう!!これから頑張りましょう。期待しています。
・12月6日に京都大学で開催された,The 8th Asian Conference on Organic Electronics (A-COE 2016)において水野が研究発表を行いました。
「Heterojunction Photovoltaic Cells Consisting of 5,5'-Di(4-biphenylyl)-2,2'-bithiophene and 3,4,9,10-perylenetetracarboxylic bis-benzimidazole」

・12月19日に廣光・西郡・水野研究室合同の年末報告会を開催しました。皆さん,お疲れ様でした。夕方からは,飲み会があり,とても楽しく今年の出来事について話をすることができました。
・水野は若手組織委員として,12月22−25日に台北で開催された国際会議(Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials (GREEN 2016))に参加しました。水野は,研究発表を行うとともに座長も務めました。
「Photoconversion Properties of Thin Film Photovoltaics Using a Soluble Zninc Phthalocyanine」


2016年11月
・11月27日に第10回リフレッシュ理科教室が島根大学で開催されました。水野は,「水性ワックスによる光散乱で夕焼けを再現しよう」,「簡易モーターの試作を通して電磁力について学ぼう」の2つの実験及び説明を行いました。

2016年10月
・10月16日に島根大学で開催された,日中国際学術セミナーにおいて,水野が研究発表を行いました。(中国語での逐次通訳有)
  「亜鉛フタロシアニン塗布膜太陽電池の光電変換特性」

2016年7-9月
・7月6日8日に千葉大学で開催された,第11回有機デバイス院生研究会に当研究室の学生が参加しました。(樋口・那須・筒井)
⇒樋口君は,塗布型有機薄膜太陽電池に関する研究発表も行いました。

・7月30日―9月30日まで,ニュージーランドのWaikato Institute of Technology (Wintec)で行われた教員海外研修に参加しました。(水野)
9月13日に,WIntecにて「Characterization of Zinc Phthalocyanine-Based Thin Film Photovoltaics」と題する研究発表を行いました。(水野)
・9月15日に,WIntecにて「Friction」に関する講義を行いました。(水野)


2016年6月
・6月14日―16日に北九州国際会議場で開催された,ナノ学会第14回大会で水野が研究発表を行いました。
  「亜鉛フタロシアニン塗布膜を用いた薄膜太陽電池の評価」
  「CH3NH3PbI3太陽電池の評価」

・6月19日−23日に松江市で開催された,2016 Joint RCBJSF-IWRF Conference (13th Russia/CIS/Baltic/Japan Symposium on Ferroelectricity (RCBJSF) and International Workshop on Relaxor Ferroelectrics 2016 (IWRF))において,当研究室のメンバーが現地実行委員を務めました。(水野・樋口)

2016年5月
・理工特別コース2回生1名が早期研究室配属されました。これから一緒に頑張っていきましょう。

2016年4月
・樋口君が1年間の留学を終え,オーストラリアから帰国しました。Welcome back!!
修士学生2名,学部学生6名の体制で新学期が始まりました。


2016年3月
・東京工業大学で開催された応用物理学会春季大会で,水野が研究発表を行いました。
・卒業式が行われました。 卒業・修了おめでとうございます。それぞれの進路での活躍を期待しています。


2016年2月
卒業研究,修士論文発表会が行われました。皆様,お疲れ様でした。


2016年1月
色素J会合体を含有する金属マイクロキャビティの光学特性に関する論文がMaterials Lettersに掲載されました。


2015年12月

・12/15-12/20にハワイコンベンションセンターで開催された,Pacifichem 2015で研究発表を行いました。

2015年11月
・11月6日に甲南大学理工学部物理学科において,学部3年生向けのセミナーで講演を行いました。また,有機結晶におけるレーザー発振やキャビティポラリトンに関する講演も行いました。
・11月28日に第9回リフレッシュ理科教室が島根大学で開催されました。水野は,無機ELの実験・説明を行いました。


2015年10月
・10月21日に奈良先端科学技術大学院大学で開催された研究会"Green Photonics Workshop on Exciton-Polariton and Their Laser Applications"において,水野が依頼講演を行いました。キャビティポラリトンの研究で著名な方々が集まる研究会であったため,とても勉強になりました。
・10/30に「第2回 Ryo's Laboratory Open Seminar 2015〜島根大学−首都大学東京合同光機能材料セミナー」が開催されました。当研究室メンバーも招待講演やポスター発表を行いました。学部4年生にとっては,良い経験になったと思います。


2015年9月
・9/13-16に名古屋国際会議場で開催された,第76回応用物理学会秋季学術講演会で研究発表を行いました。

2015年8月
・8/1に徳島大学で開催された,2015年度応用物理学会中四国支部合同学術講演会に参加しました。
・8/8に島根大学松江キャンパスでオープンキャンパスが開催されました。水野は、太陽電池の解説及び実験を担当しました。

・8/16-8/20に台湾で開催された国際会議(2015 International Symposium for Advanced Materials Research (ISAMR2015))にcommittee memberとして水野が参加しました。また,本会議で,水野がKeynote Presentationを行いました。
(http://www.apsmr.org/isamr-2015/)

2015年6月
・M2の東影君が第10回有機デバイス院生研究会に参加しました。

2015年5月
・化学会館で行われた,日本化学会研究会「低次元光機能材料研究会」第4回研究講演会(http://photolowd.chemistry.or.jp/)に参加しました。

2015年4月
修士学生1名,学部学生4名の体制で新学期が始まりました。

2015年3月
・東海大学で開催された応用物理学会春季大会で,廣光・水野・東影が研究発表を行いました。
・卒業式が行われました。 卒業・修了おめでとうございます。それぞれの進路での活躍を期待しています。


2015年2月
卒業研究発表会及び修士論文発表会が行われました。

2015年1月
日本学術振興会第142委員会「有機光エレクトロニクス部会 第63回研究会」にて, 水野が依頼講演を行いました。

2014年12月
中国の三亜で開催された国際会議(INTERNATIONAL CONFERENCE FOR LEADING AND YOUNG MATERIALS SCIENTISTS)において,水野が招待講演を行いました。(http://www.golden-academy.org/ocs/index.php/iclyms2014/IC-LYMS2014/schedConf/index)

2014年11月
11/30(日)に, 第8回リフレッシュ理科教室が島根大学で開催されました。水野は,「花の色素を使った太陽電池」について実験・説明を行いました。(http://physics.edu.shimane-u.ac.jp/Refresh_Rika/RefreshRika.html へのリンク)


リフレッシュ理科教室での実験の様子


2014年7月

7月26日(土)に, 2014年度応用物理・物理系学会 中国四国支部合同学術講演会が島根大学で開催されました。

2014年4月
水野斎氏が本研究室の助教に着任されました。そして,
修士学生4名,学部学生6名の体制で新学期が始まりました。

2013年4月
田中仙君氏が近畿大学理工学部に転出されました。そして,修士学生5名,学部学生3名の体制で新学期が始まりました。

2013年3月

応用物理学会春季講演会で院生の大谷君と西村君が研究発表を行いました。

2013年2〜3月
卒業研究,修士論文発表会が行われました。卒業・修了おめでとうございます。


2013年3月 卒業式

2012年11月
松江くにびきメッセで開催されたナノメディシン国際シンポジウムで院生の後藤君が研究発表を行いました。

2012年11月
松江くにびきメッセで開催された有機EL討論会で,本研究室メンバーが現地実行委員を務めました。学生さん,お疲れ様でした。

2012年9月

応用物理学会秋季講演会で田中と院生の後藤が研究発表を行いました。

2012年6月
フタロシアニン薄膜へのヨウ素ドーピング効果についての論文が Thin Solid Films に掲載されました。(
Effect of iodine doping of phthalocyanine on the photocurrent generation in a phthalocyanine/C60 heterojunction, S. Mizuta, et. al., Thin Solid Films, 520 (2012) 5761-5769.

2012年6月

M&BE研究会「有機分子・バイオエレクトロニクスの最新研究トレンド」にて田中が有機薄膜太陽電池の電子構造に関する研究成果を講演しました。

2012年6月
JSPSサマープログラムを利用して,アメリカのテキサス大学ダラス校より,学生が短期留学に訪れました。Welcome Alex!


ようこそAlex君(右手前の顔)

2012年6月
大型放射光施設SPring-8にて,硬X線光電子分光を用いた有機半導体薄膜の電子構造測定実験を行いました。(田中・福澤・大谷)


SPring8で実験中(福澤・大谷)

2012年5月
広島大学の中島伸夫先生との共同研究で,高エネルギー加速器研究機構のフォトンファクトリーを利用して放射光を使った有機薄膜太陽電池の電子構造測定実験を行いました。(田中)
このときちょうど金環日蝕がありました。


つくばでみられた金環日蝕時の木漏れ日の様子

2012年4月
恒例の花見を松江城で行いました。
今年は日本酒が充実していました。(花よりお酒)


花見をしていたら新聞社にインタビューされました。


松江城の桜

2012年4月
修士学生5名学部学生6名の体制で新学期が始まりました。

2012年3月
卒業研究・修士論文発表会が行われました。
卒業・修了おめでとうございます。
それぞれの進路での活躍を期待しています。

2012年3月
応用物理学会春季講演会で田中が有機薄膜太陽電池に関する研究成果を発表しました。

2012年3月
佐賀大学シンクロトロン光応用研究センターのナノテク事業成果報告会にて,田中が放射光を使った有機半導体薄膜の電子構造についての研究成果を発表しました。

2012年2月-3月
愛知県岡崎市にある分子科学研究所の放射光施設UVSORにて実験を行いました。(田中・福澤)

2012年1月
第25回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウムにおいて田中が研究成果を発表しました。

2011年2〜3月
卒業研究,修士論文発表会が行われました。卒業・修了おめでとうございます。


2011年度 卒業祝賀会

2011年1月
酸化亜鉛ナノ微粒子とポルフィリン間でのエネルギー移動に関する論文が,Chemical Physics Lettersに掲載されました。
(Luminescence of tetraphenylporphyrin by an energy transfer from photoexcited ZnO nanoparticle: I. Hiromitsu et al., Chem. Phys. Lett., 501 (2010) 385.)

2010年12月
リチウムフタロシアニンを用いた有機薄膜太陽電池の効率改善に関する論文が,Applied Physics Lettersに掲載されました。
(Improvement of power conversion efficiency of phthalocyanine/C60 heterojunction solar cells by inserting a lithium phthalocyanine layer at the indium-tin oxide/phthalocyanine interface : S. Tanakaet al., Appl. Phys. Lett., 97 (2010) 253306.)

2010年8月
ITO電極上にフタロシアニンを配向させる手法に関する研究論文が,Japanese Journal of Applied Physicsに掲載されました。
(Highly Ordered Molecular Orientation in a Phthalocyanine Film Deposited on a Well-Polished Indium-Tin Oxide Substrate: H. Ishihara et al. Jpn. J. Appl. Phys., 49 (2010) 081602.)

2010年7月
ICSM2010 (International Conference on Science and Technology of Synthetic Metals)
に参加しました。(廣光・田中)


ICSM2010


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