| 研究課題/領域番号 |
18H01820
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
米澤 徹 北海道大学, 工学研究院, 教授 (90284538)
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| 研究分担者 |
グエン タンマイ 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00730649)
徳永 智春 名古屋大学, 工学研究科, 助教 (90467332)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | マトリックススパッタリング / 金属ナノクラスター / 合金ナノクラスター / 元素分布 / 微細構造 / 蛍光 / 凝集 / 自己組織化 |
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| 研究実績の概要 |
金属ナノ粒子・クラスターはそのサイズを小さくすると、いわゆる量子サイズ効果によりバンドギャップが大きくなり、半導体的な挙動を取り始める。こうした量子サイズ効果が示す最も顕著な現象の一つとして、金属ナノ粒子・クラスターの蛍光発光を挙げることができる。本研究では、申請者らがこれまで用いてきたマトリクススパッタリング法を改良し、よ
り安定で材料として使用可能な超高効率蛍光金属・合金ナノクラスター自己組織体の合成と応用を試みようとしてきた。平成３０年度においては、様々な溶媒に分散可能な安定な金属ナノクラスターおよび合金ナノクラスターを合成し、その精密な構造制御ならびに微細な分散制御を行った。検討を行った合金クラスターの合成および物性検討は、成果をまとめてアカウントとして出版することができた。また、白金ナノクラスターでは粒子径の微細なものについて詳細に議論をした。そのほかに、銅ナノクラスターについては、保存時の酸化が物性に影響を表すことを見出し、その酸化変化について詳しく検討を重ねて報告した。一方、微細な金ナノクラスターの物性およびその性質を制御するため、金２５量体を合成し、そのリガンド交換についてカイネティクスを検証した。これによってチオールの違いによる金クラスターの安定性について議論することができた。さらには、マトリクススパッタリング時における自己集積体の形成過程およびクラスターの成長過程について、捕獲媒体となる液体の表面ならびに内部での成長携帯についても議論をした。結果として、４報の学術論文をはじめ学会発表も行い、成果を世に問うことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
３０年度は予定通り新規のスパッタリング装置を設計、導入し、金属ナノクラスターおよびその集積体の合成環境を整えた。さらに、白金や金、それらの合金ナノクラスターおよびその集積体の合成を行い、その微細な粒子径制御やナノクラスター内の組成分布について詳細に検討し、結果をまとめて発表した。現在、白金ナノクラスターの粒子径制御とその性質については論文発表を行っており、合金ナノクラスターについては現在、論文を執筆しているところである。また、チオール分子が微細な金属ナノクラスターの安定性に影響することを見出し、リガンド交換による金属ナノクラスターの安定性について議論するとともに、リガンド効果の速度論についてもまとめて発表することができた。蛍光特性については、得られたナノクラスターの蛍光挙動について観察を続けており、さらに学会発表・論文発表をしていく予定である。総じて研究は順調に進んでおり、研究期間中さらに研究計画に従って行っていく予定となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は新規のスパッタリング装置を導入し、さらにナノ粒子の合成環境が整った。３１年度には、３０年度の金、白金系合金ナノクラスターに加え、さらに多元素含有金属ナノクラスターおよびその自己組織体を合成する。そのためのスパッタガンを３１年度に新たに導入し、さまざまなナノクラスターならびにその自己組織体の合成を行う。得られたナノクラスターおよびその自己集積体に対して、TEM、STEM、SAXS、動的光散乱を用いた微細構造解析などを通じて、自己組織体の性質を調査する。蛍光測定は既設の蛍光分光光度計を用い、蛍光寿命については、３１年度には購入できないことから、北大内において蛍光寿命計測のための装置を利用して、測定できる環境を整える。
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