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ハイブリッドドーピングによる量子ドットベース機能性ナノ材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 18K14092
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関神戸大学

研究代表者

杉本 泰  神戸大学, 工学研究科, 助教 (40793998)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード量子ドット / コロイド / 半導体 / シリコン / ドーピング / ナノ結晶 / ナノ粒子 / 化学ドーピング / 光物性
研究成果の概要

本研究では、量子ドットへの置換型不純物および化学ドーピング手法の評価・制御技術構築とそれぞれの利点を組み合わせた「ハイブリッドドーピング」により、高度な物性制御技術の確立と新たな光機能の創出を目的とした。申請者が独自に開発したリン・ホウ素同時ドープドープコロイドシリコン量子ドットを基盤として、詳細な構造物性評価と光学特性評価を行い、量子ドットのエネルギー準位構造や余剰キャリア等、物性を左右する要素を定量的に明らかにした。また,化学ドーピングについて、溶液中で分子やイオンと量子ドットの電荷移動減少を調べ、化学ドーピング手法の基盤技術を構築し、単独の手法では補いきれない光機能を実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、これまでにない「ドーピングによる量子ドットの新たな光機能開拓」を実現したものであり、学術的意義に富んでいる。また、本研究で示したドーピングによる量子ドットの光機能の向上・開拓は、光電子デバイス・バイオ分野における応用研究に波及するものであり、社会的意義は大きい。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (16件) (うち国際共著 8件、 査読あり 16件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (13件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Charles University(チェコ)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] KTH Royal Institute of Technology(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] The University of Sydney(オーストラリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Hungarian Academy of Sciences(ハンガリー)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] National Renewable Energy Laboratory(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Optimizing plasmon enhanced luminescence in silicon nanocrystals by gold nanorods2021

    • 著者名/発表者名
      Pavelka Ondrej、Dyakov Sergey、Vesely Jozef、Fucikova Anna、Sugimoto Hiroshi、Fujii Minoru、Valenta Jan
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 13 号: 9 ページ: 5045-5057

    • DOI

      10.1039/d1nr00058f

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Precise size separation of water-soluble red-to-near-infrared-luminescent silicon quantum dots by gel electrophoresis2020

    • 著者名/発表者名
      Fujii Minoru、Minami Akiko、Sugimoto Hiroshi
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 12 号: 16 ページ: 9266-9271

    • DOI

      10.1039/d0nr02764b

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Triplex Glass Laminates with Silicon Quantum Dots for Luminescent Solar Concentrators2020

    • 著者名/発表者名
      Huang Jing、Zhou Jingjian、Haraldsson Tommy、Clemments Alden、Fujii Minoru、Sugimoto Hiroshi、Xu Bo、Sychugov Ilya
    • 雑誌名

      Solar RRL

      巻: 4 号: 9 ページ: 2000195-2000195

    • DOI

      10.1002/solr.202000195

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stable near-infrared photoluminescence from silicon quantum dot?bovine serum albumin composites2020

    • 著者名/発表者名
      Inoue Asuka、Sugimoto Hiroshi、Sugimoto Yozo、Akamatsu Kensuke、Hubalek Kalbacova Marie、Ogino Chiaki、Fujii Minoru
    • 雑誌名

      MRS Communications

      巻: 10 号: 4 ページ: 680-686

    • DOI

      10.1557/mrc.2020.83

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Silicon Quantum Dot Supraparticles for Fluorescence Bioimaging2020

    • 著者名/発表者名
      Fujii Minoru、Fujii Riku、Takada Miho、Sugimoto Hiroshi
    • 雑誌名

      ACS Applied Nano Materials

      巻: 3 号: 6 ページ: 6099-6107

    • DOI

      10.1021/acsanm.0c01295

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible-light driven photocatalytic hydrogen generation by water-soluble all-inorganic core-shell silicon quantum dots2020

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Hiroshi、Zhou Hao、Takada Miho、Fushimi Junichiro、Fujii Minoru
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: - 号: 31 ページ: 15789-15794

    • DOI

      10.1039/d0ta01071e

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 3D microstructure analysis of silicon-boron phosphide mixed nanocrystals2020

    • 著者名/発表者名
      Nomoto Keita、Sugimoto Hiroshi、Ceguerra Anna V.、Fujii Minoru、Ringer Simon P.
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 12 号: 13 ページ: 7256-7262

    • DOI

      10.1039/d0nr01023e

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Silver nanoparticles stabilized with a silicon nanocrystal shell and their antimicrobial activity2019

    • 著者名/発表者名
      Inoue Asuka、Sugimoto Hiroshi、Fujii Minoru
    • 雑誌名

      RSC Advances

      巻: 9 号: 27 ページ: 15171-15176

    • DOI

      10.1039/c9ra02559f

    • NAID

      120006647357

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Antibody-conjugated near-infrared luminescent silicon quantum dots for biosensing2019

    • 著者名/発表者名
      Yanagawa Hiroto、Inoue Asuka、Sugimoto Hiroshi、Shioi Masahiko、Fujii Minoru
    • 雑誌名

      MRS Communications

      巻: 9 号: 3 ページ: 1079-1086

    • DOI

      10.1557/mrc.2019.98

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Distribution of boron and phosphorus and roles of co-doping in colloidal silicon nanocrystals2019

    • 著者名/発表者名
      Nomoto Keita、Sugimoto Hiroshi、Cui Xiang-Yuan、Ceguerra Anna V.、Fujii Minoru、Ringer Simon P.
    • 雑誌名

      Acta Materialia

      巻: 178 ページ: 186-193

    • DOI

      10.1016/j.actamat.2019.08.013

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Size-Dependent Photocatalytic Activity of Cubic Boron Phosphide Nanocrystals in the Quantum Confinement Regime2019

    • 著者名/発表者名
      Sugimoto Hiroshi、Somogyi Balint、Nakamura Toshiyuki、Zhou Hao、Ichihashi Yuichi、Nishiyama Satoru、Gali Adam、Fujii Minoru
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 37 ページ: 23226-23235

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.9b06487

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Charge Transfer-Induced Photobrightening of Silicon Quantum Dots in Water Containing a Molecular Reductant2019

    • 著者名/発表者名
      Kosuke Inoue, Takuya Kojima, Hiroshi Sugimoto, and Minoru Fujii
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 123 号: 2 ページ: 1512-1518

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b11359

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Donor-Acceptor Pair Recombination in Size-Purified Silicon Quantum Dots2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sugimoto, Masataka Yamamura, Riku Fujii, and Minoru Fujii
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 18 号: 11 ページ: 7282-7288

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.8b03489

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Growth of Core-Shell Silicon Quantum Dots in Borophosphosilicate Glass Matrix: Raman and Transmission Electron Microscopic Studies2018

    • 著者名/発表者名
      Akiko Minami, Hiroshi Sugimoto, Iain Crowe, and Minoru Fujii
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 36 ページ: 21069-21075

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b07316

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Long-Lived Luminescence of Colloidal Silicon Quantum Dots for Time-Gated Fluorescence Imaging in the Second Near Infrared Window in Biological Tissue2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Sakiyama, Hiroshi Sugimoto, and Minoru Fujii
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 10 号: 29 ページ: 13902-13907

    • DOI

      10.1039/c8nr03571g

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Critical Size for Carrier Delocalization in Doped Silicon Nanocrystals: A Study by Ultrafast Spectroscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Rens Limpens, Hiroshi Sugimoto, Nathan R Neale, and Minoru Fujii
    • 雑誌名

      ACS Photonics

      巻: 5 号: 10 ページ: 4037-4045

    • DOI

      10.1021/acsphotonics.8b00671

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] シリコン量子ドット光触媒による水素生成(Ⅳ)~シリコン量子ドット-白金ナノ粒子複合光電極~2021

    • 著者名/発表者名
      井上 新司、高田 三穂、杉本 泰、藤井 稔
    • 学会等名
      第68回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] シリコン量子ドット光触媒による水素生成 (III)2020

    • 著者名/発表者名
      高田 三穂、杉本 泰、藤井 稔
    • 学会等名
      第81回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] シリコン量子ドット光触媒による水素生成2020

    • 著者名/発表者名
      高田 三穂、杉本 泰、藤井 稔
    • 学会等名
      2020年 web光化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Colloidal Silicon Nanorespnators for All-Dielectric Applications2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sugimoto, Tatsuki Hinamoto and Minoru Fujii
    • 学会等名
      The International Symposium on Plasmonics and Nano-photonics (iSPN2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Resonant Silicon Nanoparticles as Efficient Optical Nanoantennas2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sugimoto, and Minoru Fujii
    • 学会等名
      IUMRS-ICA 2019, 20th International Union of Materials Research Societies Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] シリコン量子ドット光触媒による水素生成(I)2019

    • 著者名/発表者名
      周 昊、杉本 泰、藤井 稔
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] シリコン量子ドット光触媒による水素生成(II)2019

    • 著者名/発表者名
      高田 三穂、周 昊、杉本 泰、藤井 稔
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] サイクリックボルタンメトリーによるシリコン量子ドットのエネルギー準位構造評価2019

    • 著者名/発表者名
      井上 晃輔、杉本 泰、藤井 稔
    • 学会等名
      2019年 第80回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] All-Inorganic Colloidal Silicon Quantum Dots Codoped with Boron and Phosphorus2019

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sugimoto
    • 学会等名
      European Materials Research Society 2019 Spring Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 不純物をドープした単分散シリコン量子ドットの発光特性(II)2019

    • 著者名/発表者名
      杉本 泰、藤井 陸、藤井 稔
    • 学会等名
      第66回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Microstructure of boron and phosphorus co-doped colloidal silicon nanocrystals2018

    • 著者名/発表者名
      K. Nomoto, H. Sugimoto, X. Cui, A. Ceguerra, M. Fujii, and S. Ringer
    • 学会等名
      19th International Microscopy Congress (IMC19)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Visualizing core-shell structure of heavily doped silicon quantum dots by electron microscope using atomically thin support film2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sugimoto, Makoto Sakiyama, Minoru Fujii
    • 学会等名
      19th International Microscopy Congress (IMC19)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Donor and Acceptor Codoping in Silicon Quantum Dots for Efficient and Tunable Near IR Emission2018

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sugimoto, Minoru Fujii
    • 学会等名
      2018 Materials Research Society Spring Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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