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量子ドットの禁制遷移準位での多数励起子生成による新規光反応の開発

公募研究

研究領域高次複合光応答分子システムの開拓と学理の構築
研究課題/領域番号 15H01082
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関名古屋大学

研究代表者

鳥本 司  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (60271029)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2015年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワード半導体ナノ粒子 / 量子ドット / 多数励起子生成 / 低毒性ナノ粒子 / 多元半導体 / 光物性 / 光反応 / ナノ材料
研究実績の概要

近赤外域にエネルギーギャップ(Eg)を持つ半導体ナノ粒子は、太陽光を効率よく吸収できるために、新規光エネルギー変換材料として注目されている。昨年度までに、約1.0 eVの狭いEgを有するAgInTe2ナノ粒子にZnTeを固溶化させることで、ZnTe-AgInTe2固溶体((AgIn)xZn2(1-x)Te2, ZAITe)ナノ粒子を合成し、そのバンドギャップと電子エネルギー構造が粒子組成に依存して連続的に変化することを見出した。そこで、本年度は、合成したZAITeナノ粒子の光電気化学特性に及ぼす粒子組成の影響を調べた。
ZAITeナノ粒子は、対応する金属酢酸塩とトリオクチルホスフィンに溶解させたテルルを1-ドデカンチオールに加えて加熱することで作製した。得られた粒子をITO電極上に高密度で担持して光電極とし、Ptを対極,Ag/AgCl電極を参照極、電解液をEu(NO3)3 水溶液とする三極セルでその光電気化学特性を評価した。
ZAITeナノ粒子担持ITO電極にXeランプ光(λ > 350 nm)を光照射をすると、粒子組成xに関わらず、いずれの組成の粒子においてもカソード光電流を生じ、p型半導体類似の特性を示した。光電流の立ち上がり電位は、光電子収率分光測定により求めた価電子帯上端の電位とよく一致した。光電流の作用スペクトルは、立ち上がり波長付近では粒子の吸収スペクトルと一致したものの、約500 nm以下の短波長側では吸収スペクトルよりも大きく増加した。このことは、ZAITeナノ粒子に短波長の光照射を行うと、非線形な光電流生成メカニズムが生じることを示唆する。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 2件、 査読あり 9件、 謝辞記載あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 6件、 招待講演 10件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Shushi Suzuki, Yuuki Hattori, Susumu Kuwabata, and Tsukasa Torimoto2017

    • 著者名/発表者名
      Improvement of Photoluminescence Stability of ZnS-AgInS2 Nanoparticles through Interactions with Ionic Liquids
    • 雑誌名

      J. Photochem. Photobiol. A Chem.

      巻: 332 ページ: 371-375

    • DOI

      10.1016/j.jphotochem.2016.08.034

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Influence of Zn on the Photoluminescence of Colloidal (AgIn)xZn2(1-x)S2 Nanocrystals2017

    • 著者名/発表者名
      Dharmendar Kumar Sharma, Shuzo Hirata, Lukasz Bujak, Vasudevanpillai Biju, Tatsuya Kameyama, Marino Kishi, Tsukasa Torimoto and Martin Vacha
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 19 号: 5 ページ: 3963-3969

    • DOI

      10.1039/c6cp07550a

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Formation of a Pt-decorated Au Nanoparticle Monolayer Floating on Ionic Liquid by the Ionic Liquid/Metal Sputtering Method and Tunable Electrocatalytic Activities of the Resulting Monolayer2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Sugioka, Tatsuya Kameyama, Susumu Kuwabata, Takahisa Yamamoto, and Tsukasa Torimoto
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 8 号: 17 ページ: 10874-10883

    • DOI

      10.1021/acsami.6b01978

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Single-particle Spectroscopy of I-III-VI Semiconductor Nanocrystals: Spectral Diffusion and Suppression of Blinking by Two-color Excitation2016

    • 著者名/発表者名
      Dharmendar Kumar Sharma, Shuzo Hirata, Lukasz Bujak, Vasudevanpillai Biju, Tatsuya Kameyama, Marino Kishi, Tsukasa Torimoto, and Martin Vacha
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 号: 28 ページ: 13687-13694

    • DOI

      10.1039/c6nr03950b

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Single-step Preparation of Indium Tin Oxide Nanocrystals Dispersed in Ionic Liquids via Oxidation of Molten In-Sn Alloys2016

    • 著者名/発表者名
      Daisuke Sugioka, Tatsuya Kameyama, Takahisa Yamamoto, Susumu Kuwabata, and Tsukasa Torimoto
    • 雑誌名

      Chem. Commun.

      巻: 52 号: 82 ページ: 12241-12244

    • DOI

      10.1039/c6cc06517a

    • NAID

      120006220237

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 多元系半導体量子ドットの液相合成と光化学特性制御2016

    • 著者名/発表者名
      鳥本  司, 亀山 達矢, 桑畑 進
    • 雑誌名

      光化学

      巻: 47 ページ: 9-18

    • NAID

      40020839219

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Crystal Phase-controlled Synthesis of Rod-shaped AgInTe2 Nanocrystals for in vivo Imaging in the Near-infrared Wavelength Region2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kameyama, Y. Ishigami, H. Yukawa, T. Shimada, Y. Baba, T. Ishikawa, S. Kuwabata, T. Torimoto
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 8 号: 10 ページ: 5435-5440

    • DOI

      10.1039/c5nr07532g

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Single-step Preparation of Two-dimensionally Organized Gold Particles via Ionic Liquid/Metal Sputter Deposition2015

    • 著者名/発表者名
      D. Sugioka, T. Kameyama, S. Kuwabata, T. Torimoto
    • 雑誌名

      Phys. Chem. Chem. Phys.

      巻: 17 号: 19 ページ: 13150-13159

    • DOI

      10.1039/c5cp01602a

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Controlling the Electronic Energy Structure of ZnS-AgInS2 Solid Solution Nanocrystals for Photoluminescence and Photocatalytic Hydrogen Evolution2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kameyama, T. Takahashi, T. Machida, Y. Kamiya, T. Yamamoto, S. Kuwabata, T. Torimoto
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 119 号: 44 ページ: 24740-24749

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b07994

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] イオン液体/金属スパッタリングによる金属ナノ粒子複合体の合成とサイズ・組成の精密制御2015

    • 著者名/発表者名
      鳥本  司, 亀山 達矢, 桑畑 進
    • 雑誌名

      溶融塩および高温化学

      巻: 58 ページ: 111-118

    • NAID

      40020696558

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Photocatalytic Activity of Anisotropic-shaped ZnS-AgInS2 Solid Solution Nanoparticles2017

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Yutaro Kamiya, Susumu Kuwabata, and Tatsuya Kameyama
    • 学会等名
      Materials Challenges in Alternative and Renewable Energy 2017(MCARE 2017)
    • 発表場所
      Jeju, Korea
    • 年月日
      2017-02-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Preparation and Photochemical Properties of ZnS-AgInS2 Solid Solution Nanoparticles2016

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Takahiro Machida, Yutaro Kamiya, Susumu Kuwabata. and Tatsuya Kameyama
    • 学会等名
      9th Asian Photochemistry Conference Singapore (APC2016)
    • 発表場所
      Singapore
    • 年月日
      2016-12-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Shape-Dependent Photocatalytic H2 Evolution Activity of ZnS-AgInS2 Solid Solution Nanoparticles2016

    • 著者名/発表者名
      T. Torimoto, Y. Kamiya, S. Kuwabata, and T. Kameyama
    • 学会等名
      PRiMe 2016
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2016-10-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Preparation of multinary metal chalcogenide semiconductor nanocrystals and their size-and composition-dependent photochemical properties2016

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司
    • 学会等名
      2016年光化学討論会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-09-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Size- and Composition-Dependent Photocatalytic Activity of ZnS-AgInS2 Solid Solution Nanoparticles2016

    • 著者名/発表者名
      T. Torimoto, Y. Kamiya, T. Kameyama, and S. Kuwabata
    • 学会等名
      229tn ECS Meeting
    • 発表場所
      San Diego, USA
    • 年月日
      2016-05-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] カルコパイライト型量子ドットの組成・形状の精密制御とその光化学特性2016

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司
    • 学会等名
      日本化学会 第96春季年会
    • 発表場所
      京田辺
    • 年月日
      2016-03-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Size-controlled synthesis of ZnS-AgInS2 solid solution nanoparticles and their visible-light-driven photocatalytic activity2015

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Yutaro Kamiya, Tatsuya Kameyama, Susumu Kuwabata
    • 学会等名
      PACIFICHEM2015
    • 発表場所
      Honolulu, USA
    • 年月日
      2015-12-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] サイズと組成に依存したZnS-AgInS2固溶体ナノ結晶の光触媒活性2015

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司
    • 学会等名
      第25回日本MRS年次大会
    • 発表場所
      横浜
    • 年月日
      2015-12-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Tunable Electronic Energy Structure of Znse-AgInSe2 Solid Solution Nanoparticles for Solar Energy Conversion2015

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Yusuke Douke, Hiroko Shibakawa, Susumu Kuwabata, Tatsuya Kameyama
    • 学会等名
      227th ECS Meeting
    • 発表場所
      Chicago, USA
    • 年月日
      2015-05-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] イオン液体への金属スパッタリングによる金属ナノ構造体の創製と機能材料への応用2015

    • 著者名/発表者名
      鳥本 司
    • 学会等名
      グリーンケミストリー研究会
    • 発表場所
      大阪
    • 年月日
      2015-05-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] "Nanocatalysis in Ionic Liquids", Ch. 9 (Top-Down Synthesis Methods for Nanoscale Catalysts)2016

    • 著者名/発表者名
      Tsukasa Torimoto, Tatsuya Kameyama and Susumu Kuwabata
    • 総ページ数
      300
    • 出版者
      Wiley
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2018-03-28  

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