カーボンナノドットへのヘテロ原子ドープによる高機能化

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K05184
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分34020:分析化学関連
• 研究機関: 東邦大学
• 研究代表者: 森田 耕太郎 東邦大学, 理学部, 准教授 (70396430)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: カーボンナノドット / 発光 / 検出

研究成果の概要

カーボンナノドット (carbon nano dots, CND) の電気炉加熱分解合成における原料有機化合物に窒素および硫黄をヘテロ原子としてドープすることで、CND の発光特性および発光分析の向上を目的として研究に取組んだ。種々のアミノ酸類を原料として得られた一連の CND はほぼ全てが約 400 nm に発光極大波長を示すことを確認するとともに、原料組成に依存して合成収量および発光強度に顕著な差異が見られることが分かった。それぞれの CND について精査したところ、水溶液の pH に対してレシオメトリック発光応答を示す系とグルタチオンへの発光回復応答を示す系を見いだすことに成功した。

自由記述の分野

分析化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

セレン化亜鉛 (zinc selenide, ZnSe) に代表される半導体ナノドットは、その高い発光強度と制御可能な発光波長から、発光デバイスや発光センシングへの適用が進められている。一方で、構成元素が生体や環境に負荷を与えるだけでなく、合成や廃棄にかかるコストにおいて克服すべき課題が残されている。これに対してカーボンナノドットは炭素を主原料とすることから合成から廃棄までを一貫して安全かつ安価に執り行うことができる。しかしながら、CND は発光強度や波長制御の点において劣ることから、これらを向上させる合成方針を確立するとともに適用範囲を拡大することをが求められている。