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2008 Fiscal Year Annual Research Report

環境調和に基づいた有機分子プローブ搭載シリコン量子ドットの1ステップ合成法の開発

Research Project

Project/Area Number 19710100
Research InstitutionNational Institute for Materials Science

Principal Investigator

白幡 直人  National Institute for Materials Science, ナノセラミックスセンター, 主任研究員 (80421428)

Keywordsシリコンナノ結晶粒子 / 量子効果 / 有機単分子膜 / アンチマルコフニコフ則 / レーザー化学合成 / 液相合成 / 半導体量子ドット / 蛍光発光
Research Abstract

シリコンをベースとしたオプトエレクトロニクス産業の実現に向けて、シリコンナノ結晶における光学特性を深く理解することが重要である。本研究では、1)シリコンを3次元的にナノ構造化することによって達成される量子効果に基づいた発光の起源を明らかにし、2)当該量子ドットを1ステップで合成できる環境調和合成法の開発を目指す。
シリコンの結晶を三次元的にナノ構造化すると同時に、当該表面をパッシべートできる液相合成法の開発に取り組んだ結果、Nd:YAGを光源とした液相レーザーアブレーション法を開発した。本方法を適用することで、アルキル基で終端されたシリコンナノ結晶粒子を1ステップで合成することが可能となった。本方法のもう一つの特徴は、アルキル終端化シリコンナノ結晶粒子合成過程において、一切の有機廃液を産出しない環境に調和した合成過程を提供できることにある。ここで得られた粒子は、ナノ構造化と同時に、その表面がアルキル鎖によって誘導化されているために、合成物は、液体化していた。また、TEM観察より、結晶粒子径は、1〜8nmの極めて広い粒度分布を有していた。紫外可視吸収スペクトル特性から、ここで得られた粒子の吸収端は、バルクに比して0.2eV程度ブルーシフトしていたことから、量子サイズ効果の発現を見出した。さらに、PLスペクトルを測定することで、シリコンナノ結晶粒子からの発光は、従来知られていた可視域のみでなく、310nmの近紫外〜可視(赤)に渡って幅広く観察されることが明らかとなり、TEM観察との整合性も見出された。

  • Research Products

    (24 results)

All 2009 2008

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 10 results) Presentation (12 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Micro-emulsion Synthesis of Blue Luminescent Silicon Nanoparticles Stabilized with Alkoxy Monolayers2009

    • Author(s)
      N. Shirahata, S. Furumi, Y. Sakka
    • Journal Title

      Journal of Crystal Growth 311

      Pages: 634-637

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Wavelength-Selectivity in Photochemical Reaction between 1-Alcohol and Hydrogen-terminated Silicon2009

    • Author(s)
      N. Shirahata, A. Hozumi, Y. Sakka
    • Journal Title

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9

      Pages: 666-669

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Aqueous Dispersions of Carbon Nanotubes Stabilized by Zirconium Acetate2009

    • Author(s)
      S. Furumi, T. Uchikoshi, N. Shirahata, T. Suzuki, Y. Sakka
    • Journal Title

      Journal of Nanoscience and Nanotechnology 9

      Pages: 662-665

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fabrication of Well-defined Microdomains Composed of Aldehyde- and Carboxy-terminated Self-assembled Monolayers2009

    • Author(s)
      A. Hozumi, H. Taoda, T. Saito, N. Shirahata
    • Journal Title

      Journal of Nanosciehce and Nanotechnology 9

      Pages: 455-460

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fluorescence Detection and Imaging of Amino-functioanlized Organic Monolayer2008

    • Author(s)
      N. Shirahata, S. Furumi, Y. Masuda, A. Hozumi, Y. Sakka
    • Journal Title

      Thin Solid Films 516

      Pages: 2541-2546

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Liquid Manipulation Lithography to Fabricate a Multifunctional Microarray of Organosilanes on an Oxide Surface under Ambient Conditions2008

    • Author(s)
      N. Shirahata, J. Nakanishi, Y. Echikawa, A. Hozumi, Y. Masuda, S. Ito, Y. Sakka
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials 18

      Pages: 3049-3055

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fusion and Growth Behavior of a Gold Nanoparticle Stabilized by Allylmercaptane2008

    • Author(s)
      N. Shirahata, T. Yonezawa, Y. Matsushita, Y. Masuda, K. Koumoto
    • Journal Title

      Macromolecualr Symposia 270

      Pages: 82-87

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of aldehyde- and carboxy-terminated self-assembled monolayers on SiO2 surfaces2008

    • Author(s)
      A. Hosumi, H. Taoda, T. Saito, N. Shirahata
    • Journal Title

      Surface and Interface Analysis 40

      Pages: 408-411

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Nano-Carbon Superhydrophobic Surfaces Created from Fullerene Based Hierarchical Supramolecular Assemblies2008

    • Author(s)
      T. Nakanishi, T. Michinobu, K. Yoshida, N. Shirahata, K. Ariga, H. Moehwald, D. Kurth
    • Journal Title

      Advanced Materials 20

      Pages: 443-446

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Conductive Polymer Coating on Non-conductive Ceramic Substrates for Use in Electrophoretic Deposition Process2008

    • Author(s)
      T. Uchikoshi, S. Furumi, N. Shirahata, T. Suzuki, Y. Sakka
    • Journal Title

      Journal of the American Ceramic Society 91

      Pages: 1674-1677

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 非酸化Siナノ粒子の液相合成とその光物性2009

    • Author(s)
      白幡直人
    • Organizer
      日本セラミックス協会2009年年会
    • Place of Presentation
      東京理科大学
    • Year and Date
      20090316-18
  • [Presentation] A surface chemistry leading to the unique optical properties from silicon nanopartides2009

    • Author(s)
      N. Shirahata
    • Organizer
      MANA International Symposium 2009
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2009-02-26
  • [Presentation] 有機安定化シリコン量子ドットからの発光2008

    • Author(s)
      白幡直人、鶴岡徹、長谷川剛、目義雄
    • Organizer
      第57回高分子討論会
    • Place of Presentation
      大阪市立大学
    • Year and Date
      20080924-26
  • [Presentation] 有機単分子被覆が導くSiナノ粒子からの室温発光起源の解明2008

    • Author(s)
      白幡直人、鶴岡徹、長谷川剛、目義雄
    • Organizer
      第61回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      20080907-09
  • [Presentation] 有機分子安定化Siナノ粒子の1ステップ合成2008

    • Author(s)
      白幡直人、鶴岡徹、Matthew R. Linford, Matthew C. Aspund,長谷川剛、目義雄
    • Organizer
      第61回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      20080907-09
  • [Presentation] Si-C結合を利用したシリコン基板上での糖単分子膜の形成2008

    • Author(s)
      船戸幸司、白幡直人、三浦佳子
    • Organizer
      第61回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      九州大学
    • Year and Date
      20080907-09
  • [Presentation] Designing Organic-functionalized Nanoculsters of Silicon for Environment-conscious Optical Applications2008

    • Author(s)
      N. Shirahata
    • Organizer
      The 9th International Symposium on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications
    • Place of Presentation
      Shanghai, China
    • Year and Date
      2008-11-11
  • [Presentation] Contrast Stamping in Microcontact Printing as a Contrast Agent for Surface Imaging by ToF-SIMS2008

    • Author(s)
      L. Yang, N. Shirahata, G Saini, F. Zhang, L. Pei, M.C. Asplund, D. Kurtti, K. Ariga, K. Sautter, T. Nakanishi, V. Smentkowski, M. R. Linford
    • Organizer
      SIMS Europe 2008 6th European Workshop on Secondary Ion Mass Spectrometry
    • Place of Presentation
      University of Miinster, Germany
    • Year and Date
      2008-09-14
  • [Presentation] Transfer Stamping: A New Tof-SIMS Contrast Agent2008

    • Author(s)
      L. Yang, R. C. Davis, N. Shirahata, K. Sautter, T. Nakanishi, M. R. Linford
    • Organizer
      ACS 82nd Colloid & Surface Science Symposium
    • Place of Presentation
      NC State University
    • Year and Date
      2008-06-18
  • [Presentation] Organometallic Chemistry on Silicon Nanoclusters: Synthesis, Quantum Confinement & Technological Potentials2008

    • Author(s)
      N. Shirahata
    • Organizer
      2008 ACS Regional Meeting: 63rd/21st Joint Northwest and Rocky Mountain Regional Meeting (2008 NORM/RMRM) of the American Chemical Society
    • Place of Presentation
      Park City, UT, U.S.A
    • Year and Date
      2008-06-16
  • [Presentation] Transfer In Microcontact Printing as a Contrast Agent for Tof-SIMS Imaging2008

    • Author(s)
      L. Yang, N. Shirahata, M. R. Linford
    • Organizer
      2008 ACS Regional Meeting: Joint 63rd Northwest/21st Rocky Mountain Regional Meeting
    • Place of Presentation
      Park City, UT. U.S.A.
    • Year and Date
      2008-06-16
  • [Presentation] Room-temperature Synthesis of Organically-capped Silicon2008

    • Author(s)
      N. Shirahata, T. Tsuruoka, T. Hasegawa, Y. Sakka
    • Organizer
      The 4th Asian Conference on Crystal Growth and Cryst al Technology
    • Place of Presentation
      東北大学
    • Year and Date
      2008-05-21
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 発光素子2009

    • Inventor(s)
      白幡直人、鶴岡徹、目義雄、長谷川剛
    • Industrial Property Rights Holder
      (独)物質・材料研究機構
    • Industrial Property Number
      特願2009-052779
    • Filing Date
      2009-03-06
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 有機分子膜被覆ナノ結晶粒子と有機分子膜被覆ナノ粒子の製造方法2009

    • Inventor(s)
      白幡直人、目義雄
    • Industrial Property Rights Holder
      (独)物質・材料研究機構
    • Industrial Property Number
      特願2009-037746
    • Filing Date
      2009-02-20

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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