2021 Fiscal Year Annual Research Report
Functionalization of cadmium-free quantum dots by surface modifications
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19K05196
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Research Institution | Osaka University |
Principal Investigator |
上松 太郎 大阪大学, 工学研究科, 講師 (20598619)
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Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 量子ドット / マトリクスへの包埋 / バンド端発光 / コア/シェル量子ドット / 金属有機構造体(MOF) |
Outline of Annual Research Achievements |
スペクトル半値幅の狭いバンド端発光を示す硫化銀インジウム/硫化ガリウム(AgInS2/GaS2)コア/シェル量子ドットの多色化、固体材料への包埋に取り組み、良質な発光を維持したまま、耐久性を確保することに成功した。コア/シェル量子ドットを固体材料に包埋する手段として、化学的固体生成反応の1つである「ゾル-ゲル法」の利用を試み、量子ドット溶液中で反応させることにより、粒子表面から包埋材料を成長させる戦略のもと、実験を行った。 包埋に用いる材料として、シェルと同一の材料である硫化ガリウムと、インジウムイオンとフマル酸イオンによって構成される金属-有機高次構造体であるInMOFの利用を計画した。いずれの材料もアルコールなどの高極性溶媒中でのみ生成されるため、オレイルアミンを表面配位子として有するAgInS2/GaS2コア/シェル量子ドットをそのままの形で利用することは不可能であった。粒子表面に程よい強さで配位し、分子サイズが小さく、水溶性の高い分子を探索し、含窒素化合物の中から候補材料を絞った結果、ピリジン誘導体やアミノアルコールの利用が適当であることが判明した。無機材料である硫化ガリウムと、ハイブリッド材料であるInMOFの両方が、AgInS2/GaS2量子ドットのバンド端発光を維持しながら固体化する効果を有することが明らかになった。溶液状態では不十分であった耐久性も、固体化することによって数十倍以上に向上した。興味深いのは、包埋する材料として第12族の亜鉛イオンを含む材料、例えば無機材料であるZnSや、ハイブリッド材料であるZIF-8を用いたところ、早くもゾル-ゲル化の反応途中でバンド端発光が弱くなり始め、その反面欠陥発光が増加したことである。シェルの硫化ガリウムが亜鉛イオンと合金化したためであると考えられ、本研究における材料選択の重要性が明確化した。
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Research Products
(11 results)