2025/08/14 更新

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カジノ ユウト
梶野 祐人
KAJINO YUTO
所属
先導物質化学研究所 物質基盤化学部門 助教
理学府 化学専攻(併任)
職名
助教
連絡先
メールアドレス
電話番号
0928026232
プロフィール
半導体、金属、絶縁体ナノ材料を組み合わせたナノ複合構造形成及び、それらの光物性に焦点を当てた研究を推進
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研究分野

  • 自然科学一般 / 半導体、光物性、原子物理

  • ナノテク・材料 / ナノ材料科学

  • ナノテク・材料 / ナノ構造物理

学位

  • 博士(理学)

経歴

  • 九州大学 先導物質化学研究所 物質基盤化学部門  助教 

    2022年5月 - 現在

  • 九州大学 先導物質化学研究所 物質基盤化学部門  特任助教 

    2022年1月 - 2022年4月

  • 九州大学 先導物質化学研究所 物質基盤化学部門  学術研究員 

    2021年11月 - 2021年12月

  • 千葉大学 大学院理学研究院 学術研究員 

    2021年4月 - 2021年10月

  • 千葉大学大学院 理学研究院 特任研究員 慈恵大学 非常勤講師(物理学実験講師)   

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 半導体光物性

    研究キーワード: 半導体光物性

    研究期間: 2025年

  • 研究テーマ: 低次元材料

    研究キーワード: 低次元材料

    研究期間: 2025年

  • 研究テーマ: 半導体ナノ粒子の光物性、プラズモニクス

    研究キーワード: 光物性

    研究期間: 2021年11月 - 2023年6月

論文

  • Color-Filter-Free Image Sensor Using CsPbBr<sub>3</sub> Quantum-Dot-Based Tamm Plasmon Photodetector for Photonic Synapse Facial Recognition

    Yen, MC; Yao, YC; Lee, CJ; Huang, SH; Hong, WJ; Kajino, Y; Hsu, HC; Shih, MH; Lin, GR; Tamada, K; Sheu, JK; Lee, YJ

    ADVANCED SCIENCE   e03464   2025年6月   eISSN:2198-3844

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Advanced Science  

    This study demonstrates that optical absorption of the CsPbBr<inf>3</inf> quantum dots can be significantly enhanced through monolithic integration with the Tamm plasmon (TP) structure. This integration enables the resulting TP photodetector to achieve a higher photocurrent and a more linear power dependence compared to the reference device with a nonresonant configuration. The enhancement is confined to the designed resonant energy, while photons with off-resonance energies are fully reflected, making the TP photodetector an ideal candidate for compact and efficient image sensors, eliminating the need for additional filters or bulky microlenses for color discrimination or photon collection. Furthermore, the photocurrent generated by the TP photodetector can be regulated by varying light pulse stimulations, enabling it to mimic the synaptic dynamics of the human brain. By integrating the functions of perception, processing, and memorization of visual images, its potential for facial recognition through simulation based on a 64 × 64 array of TP photodetectors under the artificial neural network-based weight-update expectation thresholding model is demonstrated. These findings mark a significant step forward in utilizing all-inorganic perovskite materials for compact, color-filter-free image sensors and open new avenues for photonic neural computations on a single platform.

    DOI: 10.1002/advs.202503464

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  • Alternating Binary Multilayers of Alkanethiol-Modified Gold Nanoparticles and Quantum Dots with Artificial Three-Dimensional Structures and Rational Photoluminescence 査読

    Rina Sato, Hideyuki Mitomo, Yuto Kajino, Masaki Matsubara, Takehiro Yachi, Megumi Suyama, Kaoru Tamada, Kiyoshi Kanie

    ACS Applied Materials & Interfaces   2025年5月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

  • Alternating Binary Multilayers of Alkanethiol-Modified Gold Nanoparticles and Quantum Dots with Artificial Three-Dimensional Structures and Rational Photoluminescence

    Sato, R; Mitomo, H; Kajino, Y; Matsubara, M; Yachi, T; Suyama, M; Tamada, K; Kanie, K

    ACS APPLIED MATERIALS & INTERFACES   17 ( 23 )   34360 - 34369   2025年5月   ISSN:1944-8244 eISSN:1944-8252

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:ACS Applied Materials and Interfaces  

    The formation of periodic arrangements of two types of nanoparticles (NPs), i.e., binary NP superlattices (BNSLs), provides a versatile approach to control their physical properties through interparticle interactions. However, achieving highly ordered BNSLs is still challenging because of the difficulty of combining two distinct NPs without phase segregation. In this work, plasmonic Au NPs and CdS quantum dots (QDs) modified with dodecanethiol ligands were assembled into binary multilayered structures by alternately laminating their monolayers onto a single substrate. Grazing-incidence small-angle X-ray scattering analysis confirmed the long-range ordered arrangement of the NPs, demonstrating the successful fabrication of 3D structures with Au NPs and CdS QDs. The formation of close-packed monolayers and entropic stabilization by surface ligands were identified as key factors in artificially constructing such 3D arrays via multilayering. The formation of defect-free BNSLs was also optically identified by a systematic increase in the intensities of the photoluminescence (PL) and plasmon extinction intensities, as well as perfect control of respective band positions. Based on finite-difference time-domain simulations, this PL behavior was attributed to the formation of a layered superstructure with a homogeneous dielectric function in the repeat unit of a Au NP-CdS QD-Au NP layer. This work demonstrates that simple alternative lamination of NP monolayers offers a facile yet effective strategy to obtain BNSLs with well-defined physical properties for broader application of NP array-based materials.

    DOI: 10.1021/acsami.5c02956

    Web of Science

    Scopus

    PubMed

  • Transfer printing of perovskite nanocrystal self-assembled monolayers <i>via</i> controlled surface wettability 査読

    Kajino, Y; Tanaka, Y; Aida, Y; Arima, Y; Tamada, K

    NANOSCALE   17 ( 14 )   8651 - 8659   2025年2月   ISSN:2040-3364 eISSN:2040-3372

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    担当区分:筆頭著者, 責任著者   記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Nanoscale  

    本研究では、ペロブスカイトナノ粒子の自己組織化単粒子膜を自在に積層・パターン形成することを可能にする、ポリジメチルシロキサン(PDMS)膜を用いた膜転写手法を提案した。
    具体的には、転写元および転写先基板の表面エネルギーをシランカップリングにより制御することで、ナノ粒子への追加処理を行うことなく、効率的な膜転写が可能であることを実証した。本成果は、様々なナノ光デバイスへの応用展開に資するものである。

    DOI: 10.1039/D4NR05088F

    Web of Science

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  • Evaluation of electron-phonon interactions in halide perovskites toward semiconductor optical refrigeration

    Yamada Y., Kajino Y., Kanemitsu Y.

    Proceedings of SPIE the International Society for Optical Engineering   12437   2023年   ISSN:0277-786X ISBN:9781510659797 eISSN:1996-756X

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)   出版者・発行元:Proceedings of SPIE the International Society for Optical Engineering  

    Semiconductor optical refrigeration utilizes the energy upconversion of light via anti-Stokes (AS) photoluminescence (PL), which occurs through a phonon-assisted optical absorption process. This process is advantageous for semiconductors with strong electron-phonon (e-ph) interactions, such as lead halide perovskites. We discuss the significance of short-range e-ph interactions in the AS-PL process, rather than the long-range Fröhlich interactions. Short-range e-ph interactions induce Urbach tail absorption, which is experimentally evaluated via the steepness parameter. We simulate the impact of the steepness parameter on the photo-cooling gain and efficiency. We also focus on halide perovskite CsPbBr3 quantum dots embedded in a Cs4PbBr6 host crystal, which possess both near-unity PL quantum efficiency and strong e-ph interactions, and quantitatively evaluate their AS-PL properties. Based on the spectroscopic results, we discuss the possibility of semiconductor optical refrigeration using halide perovskite quantum dots.

    DOI: 10.1117/12.2655039

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  • Anti-Stokes photoluminescence from CsPbBr3 nanostructures embedded in a Cs4PbBr6 crystal

    Kajino Y., Otake S., Yamada T., Kojima K., Nakamura T., Wakamiya A., Kanemitsu Y., Yamada Y.

    Physical Review Materials   6 ( 4 )   2022年4月   eISSN:2475-9953

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Physical Review Materials  

    Lead halide perovskites possess high photoluminescence (PL) efficiency and strong electron-phonon interactions, and therefore optical cooling using up-conversion PL has been expected. We investigate anti-Stokes PL from green-luminescent Cs4PbBr6, whose origin is attributable to CsPbBr3 nanostructures embedded in a Cs4PbBr6 crystal. Because of the high transparency, low refractive index, and high stability of Cs4PbBr6, the green PL displays high external quantum efficiency without photodegradation. Time-resolved PL spectroscopy reveals the excitonic behaviors in the recombination process. The shape of the PL spectrum is almost independent of excitation photon energy, which means that the spectral width is determined by homogeneous broadening. We demonstrate that the phonon-assisted process dominates the Urbach tail of optical absorption and anti-Stokes PL at room temperature. Anti-Stokes PL is observed down to 70 K. We determine the temperature dependence of the Urbach energy and estimate the strength of the electron-phonon coupling. Our spectroscopic data show that CsPbBr3 nanostructures have potentially useful features for optical cooling.

    DOI: 10.1103/PhysRevMaterials.6.L043001

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講演・口頭発表等

  • CeO2ナノ粒子膜上での銀ナノ構造制御を通したプラズモニックナノキャビティの共鳴波長制御

    梶野 祐人、坂井 翔太朗、相田 裕輝子、有馬 祐介、横 哲、成 基明、笘居 高明、阿尻 雅文、玉田 薫

    第72回応用物理学会春季学術講演会  2025年3月 

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    開催年月日: 2025年3月

    会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京理科大 野田キャンパス  

  • Manipulation of Self-Assembled Nanoparticle Films for Optical Property Tuning 招待 国際会議

    Yuto Kajino

    The 1st International Symposium on Molecular MaterialsforFuture (1st ISMMF)  2025年2月 

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    開催年月日: 2025年2月

    会議種別:口頭発表(招待・特別)  

    開催地:Sakure Hall, Sendai, Japan  

  • ナノ光デバイス応用に向けた鉛ハライドペロブスカイトナノ粒子膜の光学特性制御

    梶野祐人

    日本学術会議 国際光デー記念シンポジウム  2024年7月 

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    開催年月日: 2024年7月

    会議種別:シンポジウム・ワークショップ パネル(公募)  

    開催地:日本学術会議講堂  

  • Manipulation of Lateral and Vertical Structures and optical properties in Lead Halide Perovskite Nanocrystal Films 国際会議

    Yuto Kajino, Yuta Tanaka, Yukiko Aida, Yusuke Arima, and Kaoru Tamada

    The 11th International Conference on Molecular Electronics & Bioelectronics (M&BE11)  2024年7月 

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    開催年月日: 2024年7月

    会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:Shimane, JAPAN  

  • 表面濡れ性の制御によるペロブスカイトナノ粒子膜の転写

    梶野 祐人、田中 悠太、相田 裕輝子、有馬 祐介、玉田 薫

    第71回 応用物理学会春季学術講演会  2024年3月 

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    開催年月日: 2024年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京都市大学 世田谷キャンパス   国名:日本国  

  • 異種ハライドペロブスカイトの単一ナノ粒子膜ヘテロ接合界面におけるハロゲン交換の機構解明

    松井 信明、梶野 祐人、相田 裕輝子、有馬 祐介、玉田 薫

    第71回 応用物理学会春季学術講演会  2024年3月 

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    開催年月日: 2024年3月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:東京都市大学 世田谷キャンパス   国名:日本国  

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所属学協会

  • 日本物理学会

  • 応用物理学会

共同研究・競争的資金等の研究課題

  • ハライドペロブスカイトナノ粒子膜におけるナノ空間イオンダイナミクスの解明

    研究課題/領域番号:25K17916  2025年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  若手研究

    梶野 祐人

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    資金種別:科研費

    鉛ハライドペロブスカイトナノ粒子は、優れた光学特性を有する次世代半導体ナノ材料である。加えて、ハライドイオンの交換反応を容易に引き起こすなど、従来の無機半導体では見られない特徴を示す。その一方で、イオン交換・空間分布変化による電子バンド構造変調や、ポーラロン効果のようなイオンと電子の関与した特異な光物理については、現在も議論が続いている。本研究では、粒子サイズ、表面配位子、および粒子集合形態を精密に制御したナノ粒子二次元膜を対象に、顕微レーザー分光・走査型プローブ顕微鏡・数値解析を組み合わせ、ナノ空間におけるイオン・電子の協奏的なダイナミクスの機構解明を目指す。

    CiNii Research

担当授業科目

  • Introduction of Nanomaterials and Interfaces Ⅰ

    2024年6月 - 2024年8月   夏学期

  • ナノ界面物性概論Ⅰ

    2024年4月 - 2024年6月   春学期