ナノ粒子集積体の構造形成と集団の電子状態:フラクタルクラスターからコロイド結晶へ

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09304068
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Research Institution: Himeji Institute of Technology
• Principal Investigator: 木村 啓作 姫路工業大学, 理学部, 教授 (70106160)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 井田 隆 姫路工業大学, 理学部, 助手 (80232388) ; 石井 靖 姫路工業大学, 理学部, 助教授 (60143541)
• Keywords: ナノ粒子 / コロイド / 超微粒子分散液 / シリコン超微粒子

Research Abstract

研究代表者がこれまで従事してきたナノサイズの金属、半導体超粒子を使用しこれらから構成された各種の微粒子ネットワーク(フラクタルクラスターや稠密粒子凝集体、基板上の2次元結晶など)の主に電子状態物性を調べることを目的とする。対象とする物質としては金超微粒子と最近我々が開発した青色発光並びにUV発光性Siコロイドを用い、主として可視紫外吸収、発光スペクトルの面から集積体の物性を追跡する。我々が作成しているSiコロイドは紫外および青色部に発光を持つため3次元発光体でのcoherent干渉作用を見る格好のモデル系を組み立てることを採集の目的とする。
初年度には高密度のナノ粒子コロイド分散液から粒子を石英基板や炭素基板上へ展開し、形成された膜の構造を修養設備品である走査型トンネル/原子力間力顕微鏡を用いて観察することを目的にした。本年度においては作成法が明らかなように1個づつ粒子のサイズ測定と、それからなる粒子集積膜の測定とが重要な実験課題となる。しかしながら走査型トンネル顕微鏡の納入(輸入品)が大幅に遅れ、1998年になってから設置されたため、本報告では既設備品である透過型電子顕微鏡による結果を記述する。
金ナノコロイドはこれまでの物理的な方法に加えてコロイド化学的な手法を試みた。チオールを成長抑制剤として用いると1nmサイズの粒子が生成されることが分かった。しかし粒子があまりに小さく電子顕微鏡で直接観察することには未だ成功していない。Siコロイドに関しては真空蒸発法によるnm粒子の作成とその電子顕微鏡観察に成功した。ナノ粒子トラップ用に使用したコロイド液体の種類によらず粒子サイズは概ね5nm前後であった。発光波長は470nmであった。光相関法によって決定したコロイド状態での流体力学的な粒子のサイズも同じ値を与えた。走査型トンネル顕微鏡が使用できないためHOPG基板上への粒子展開膜の構造測定はできなかったため、カーボン薄膜上への観察のみに終わった。現在アモルファスカーボン膜に代わり、均一な膜が形成できるBe薄膜の作成を試みている。予備的な結果ながら200Åの厚さの膜の作成に成功している。1nm金粒子への測定に適用と計画中である。

Research Products

• [Publications] 木村啓作: "Evaporation technique for nanocolloidal systems - its feature and versatility" Current Topics in Colloid & Interface Sci.1. 69-98 (1997)
• [Publications] 木村啓作: "Size dependence of the quantum yield of photoluminescence from silicon nanocolloid" J.Appl.Phys.83. 1345-1348 (1998)
• [Publications] 竹内佳尚: "Colloidal Stability of Gold Nanoparticles in 2-propanol Under Laser Irradiation" J.Phys.Chem.101. 1322-1327 (1997)
• [Publications] 石川裕樹: "Instability of Gold Nano-islands in Several Organic Media" J.Nanostructured Materials. 9. 555-558 (1997)
• [Publications] 井田隆: "Ionic conductivity of small-grain polycrystals of silver iodide" Solid State Ionics. (印刷中). (1998)
• [Publications] S.Chen: "A novel method for large-scale synthesis of AgI nanoparticles" Chem.Commun.2301-2302 (1997)