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蛍光を発する半導体超微粒子の電子移動機構とその応用

Research Project

Project/Area Number09J00348
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Physical chemistry
Research InstitutionOsaka University
Research Fellow 上松 太郎  Osaka University, 工学研究科, 特別研究員(DC2)
Project Period (FY) 2009
Project Status Completed(Fiscal Year 2009)
Budget Amount *help
¥700,000 (Direct Cost : ¥700,000)
Fiscal Year 2009 : ¥700,000 (Direct Cost : ¥700,000)
Keywords半導体超微粒子 / 量子ドット蛍光体 / カルコパイライト / バイオセンサー / 光電子移動 / 蛍光消光 / ZnS-AgInS_2 / CdTe
Research Abstract

本研究は、半導体超微粒子の蛍光を利用した新規な電気化学デバイスの構築を目的とし、種々のレドックス種の添加による粒子の光電子移動による蛍光消光について調査した。CdTe超微粒子に関する研究から、消光には粒子および消光剤の電位と、両種の間にはたらく静電相互作用が大きく影響していることが明らかになった。また、近年我々のグループは毒性の低い新規な半導体超微粒子、ZnS-AgInS_2固溶体超微粒子(通称ZAIS超微粒子)の合成に成功しており、量子収率も50%程度まで向上した。そこで、ZAIS超微粒子の蛍光を用いた物質のセンシングを試みた。
まず、物質の電荷による静電相互作用が蛍光消光に大きく影響することを利用しようと考え、酸化還元によって価数が変化する消光剤を探索した。その結果、フェロセンやフェナジンの誘導体は酸化体のみが強い消光作用を示し、還元体はほとんど消光させないことが明らかになった。それらの物質の酸化状態を酵素反応によって制御することで、基質の添加によって蛍光発光するバイオセンサーを作製することに成功した。作製したセンサーは、電気化学型のバイオセンサーと比較してはるかに低い検出限界を有している。また、紫外光源さえあれば測定物質濃度を蛍光発光強度として目視で確認することができる。
続いて、粒子および消光剤の電位が消光に与える影響について研究を進めていくと、有機物の中でも還元電位が卑な9-アミノアクリジンの消光作用は、ZAIS超微粒子の固溶比(ZnS/AgInS_2)に影響され、ZnSが含まれていないとまったく消光を示さず、ZnS比が多くなればなるほど消光作用が強くなることがわかった。ZnSが多いとバンドギャップは広くなるので、電子伝導帯下端の電位も負側にシフトすると考えられ、それによって粒子から消光剤への電子移動が可能になったと考えられる。この結果は、蛍光強度によって物質の酸化還元電位を計る新しい技術の基礎となるものと考えられる。

Report

(1results)
  • 2009 Annual Research Report

Research Products

(8results)

All 2010 2009

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Studies on reaction conditions for size-selective photoetching of cadmium telluride nanocrystals2010

    • Author(s)
      上松太郎
    • Journal Title

      Electrochemistry Vol.78

      Pages : 170-174

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tuning of the fluorescence wavelength of CdTe quantum dots with 2nm resolution by size-selective photoetching2009

    • Author(s)
      上松太郎
    • Journal Title

      Nanotechnology Vol.20

      Pages : 215302-215302

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Emission quench of water-soluble ZnS-AgInS_2 solid solution nanocrystals and its application to chemosensors2009

    • Author(s)
      上松太郎
    • Journal Title

      Chemical Communications

      Pages : 7485-7487

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Systematic studies on emission quenching of cadmium telluride nanoparticles2009

    • Author(s)
      上松太郎
    • Journal Title

      Journal of Physical Chemistry C Vol.113

      Pages : 21621-21628

    • Related Report
      2009 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 蛍光発光性半導体超微粒子CdTeの消光と電子移動に関する考察2009

    • Author(s)
      上松太郎
    • Organizer
      第28回固体・表面光化学討論会
    • Place of Presentation
      京大会館(京都)
    • Year and Date
      2009-11-21
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] Emission quench of ZnS-AgInS_2 semiconductor nanocrystals and its application to biosensors2009

    • Author(s)
      上松太郎
    • Organizer
      216th Meeting of the Electrochemical Society
    • Place of Presentation
      Austria Center(Vienna)
    • Year and Date
      2009-10-06
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] 半導体超微粒子の合成と蛍光を利用した電子移動に関する研究2009

    • Author(s)
      上松太郎
    • Organizer
      平成21年度年度関西電気化学研究会
    • Place of Presentation
      大阪大学(大阪)
    • Year and Date
      2009-09-26
    • Related Report
      2009 Annual Research Report
  • [Presentation] ZnS-AgInS_2半導体超微粒子の蛍光消光のバイオセンシングへの応用2009

    • Author(s)
      上松太郎
    • Organizer
      2009年電気化学秋季大会
    • Place of Presentation
      東京農工大学(東京)
    • Year and Date
      2009-09-10
    • Related Report
      2009 Annual Research Report

URL :

Published : 2009-04-01   Modified : 2016-04-21  

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