2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of advanced liquid-phase synthesis of carbon dots with controlled photoluminescence properties
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19K22236
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| Research Institution | Keio University |
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Principal Investigator |
磯部 徹彦 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 教授 (30212971)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
磯 由樹 慶應義塾大学, 理工学部(矢上), 講師 (00769705)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | カーボンドット / 蛍光 / 液相合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
当研究グループは、フロログルシノール（PG）を1,2-ペンタンジオールに溶解し、180 ℃で6 h加熱すると、隣接する分子間で脱水反応が進行し、半値幅30 nmのシャープな蛍光ピークを有するカーボンドット（PG-CDs）が得られることを見出した。そこで、最終年度は、PG-CDsと類似した脱水反応の進行が予想される4,6-ジアミノレソルシノール二塩酸塩（DAR）からカーボンドット（DAR-CDs）を合成し、PG-CDsとDAR-CDsの蛍光特性を比較検討した。TEM観察によると、PG-CDsおよびDAR-CDsの平均粒子径はそれぞれ1.7±0.5 nmおよび2.2±0.7 nmであり、グラフェンの（100）面間隔に対応する格子縞が見られた。PG-CDsおよびDAR-CDsのエタノール分散液は、365 nm UV照射下ではそれぞれ青色および赤色に発光した。HOMO-LUMO間の電子遷移に帰属されるシャープな蛍光ピークが、PG-CDsでは481 nmに、DAR-CDsでは593 nmに観測された。DAR-CDsのXPSスペクトルのN 1sピークは、-NH-とNH2に帰属されるピークから構成され、ピーク面積比より窒素の多くがNH2基として導入されたことがわかった。密度汎関数法によってPGとDARの脱水縮合した分子の吸収スペクトルを計算した。その結果、NH2基の導入によりHOMO-LUMO間の電子遷移に帰属される吸収ピークがレッドシフトすることがわかった。以上より、蛍光ピークのレッドシフトはDAR-CDsの量子サイズ効果およびNH2基の導入に起因すると考えられる。
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