2021 Fiscal Year Research-status Report
Preparations of nearly monodispersed nanoparticles and their ordered deposition film
| Project/Area Number |
18K04817
|
|---|
| Research Institution | Doshisha University |
|---|
Principal Investigator |
森 康維 同志社大学, 研究開発推進機構, 嘱託研究員 (60127149)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 化学工学 / ナノ材料 / 分離・分級 / 微粒子集積 / 表面・界面物性 / 貧溶媒添加法 / 薄膜作製プロセス / 電気泳動堆積法 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
直径10 nm以下の半導体ナノ粒子は，量子ドット（QD）と呼ばれ，特異な光学特性を持つ。この光学特性を向上させるには粒子径分布の狭いQD試料が必要で，工業的な規模でこのような試料を得るために，貧溶媒添加法（SSP；Size Selective Precipitation）が適用できる。サイズの揃ったQD懸濁液から，高密度粒子配列膜を作製する方法として，本研究では電気泳動堆積（EPD）法を検討し，特に規則配列膜を作製する操作方法を見出す。
本年度は粒子の規則配列の作製方法としてのEPD法の優越性を検証するために，一般に多用されているスピンコート（SC）法による単分散球形シリカ粒子の規則配列について検討した。作製した粒子堆積薄膜の表面状態を走査型電子顕微鏡（SEM）で観察した。SC法では粒子を単層に集積しようとすると，粒子に覆われていない基板表面が現れる。粒子に覆われている割合（被覆率）を向上させようとすると，一部で粒子が多層に集積する「多層化割合」が増加することが判明した。すなわち配列膜の均質性を向上させようとすると，被覆率を増し，多層化割合を減少させるという相反する要求を満足させる操作法を検討する必要がある。
スピンコーターの回転数の増加速度を遅くし，最高回転数を低くすれば，被覆率は増加した。しかし，回転数が1分間に数千以下になると，回転中心部で粒子の多層集積が目立った。さらに使用するガラス基板表面を親水化すれば良いことが判明し，被覆率を低下させずに多層化割合を減少させることに成功した。
SC法による単分散球形シリカ粒子の規則配列作製では，単層膜が作製可能であるが，その均一性については課題が多く，広範囲に均一な配列膜を作製することは難しいようである。これに対して，EPD法は多層の規則構造膜を広範囲に均一に作製することは容易であるが，単層配列膜の作製は難しいと考えられる。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
「大きさの揃ったナノ粒子の調製」に関する検討は，工業的にも利用できると思われるSSP法を硫化亜鉛QDに適用し，実験的に成功し，その作用機序についても一応の解釈に成功している。光学的応用が期待される半導体ナノ粒子であるInP/ZnSコア・シェルナノ粒子（InP/ZnS CS QD）や，銅・亜鉛・スズ・硫黄の4元素系半導体であるCZTS QDにSSP法を適用し，分級には成功したが，その最適化および理論的検討を，ドイツ連邦共和国のInstitute of Particle Technology, Friedrich-Alexander-University Erlangen-Nurnberg（FAU）およびUniversity Duisburg-Essen（UDE）との共同研究で実施しようと考えていたが，新型コロナウイルスの影響で昨年度に引きつづき実施できていない。
一方，「規則配列堆積膜の作製」に関する検討を，よく利用されているSC法について検討し，本課題で採用するEPD法と比較検討し，EPD法の有用性を確認した。その結果，この部分の課題に対する検討は初期の計画通りに進展していると考えられる。
したがって本研究課題としては，「やや遅れている」と判断した。
|
| Strategy for Future Research Activity |
粒子径分布の狭いQD試料を適切に得るための理論的背景の確立を目指していたドイツ連邦共和国のFAU太学およびUDE大学との共同研究は実施せず，現状の研究成果を取りまとめるように実施計画を変更することにした。
|
| Causes of Carryover |
本年度検討する予定であったドイツ連邦共和国のFAU大学あるいはUDE大学所有の装置を用いたQD試料に関する理論的共同研究が実施できなかったため，これに対して用意していた予算が執行できていない。次年度は，共同研究の実施を断念し，今までの研究成果の取りまとめ，および公表に予算を執行することにする。
|
Research Products
(1 results)
