| 研究課題/領域番号 |
20K15111
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| 研究機関 | 山形大学 |
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研究代表者 |
榎本 航之 山形大学, 大学院基盤教育機構, 助教 (50823556)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | コロイドナノ結晶 / 半導体材料 / 量子ドット / コロイドゲル / ナノファイバー / エレクトロスピニング / 低次元配列 / 長周期 |
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| 研究実績の概要 |
疎水性アルキル修飾した硫化カドミウム (CdS)コロイド半導体量子ドット (Colloidal Semiconductor Quantum Dot, 略 CS-QD)がトルエン等の芳香族系有機溶媒中で、低濃度 (1 wt%)にも関わらず高い粘度増加を示すことを発見した。また、電子顕微鏡観察およびX線回折測定から規則配列を有する3次元ネットワーク構造を形成していることを明らかにした。本現象は球状粒子固有の等方的な相互作用では説明がつかず、添加剤およびテンプレートを使用することなくCS-QDゲルを得られる興味深い現象である。本年度は、磁場装置内でCS-QDを自己組織化させ、3D構造体の1D配向制御を試みた。磁場を最大で9 Tまで変化させることでQD組織化体の1D配向の影響を調査したが、期待する1D配向構造は得られなかった。そこで、エレクトロスピニング法による紡糸を試みた。ゲル濃度、印加電圧、押出速度を調整することで直径110 nm程度で数百μmにもおよぶCS-QDナノファイバーを作成することに成功した。電子顕微鏡観察およびX線回折測定から形成されたナノファイバーはCS-QDが蜜にパッキングされていることが明らかとなった。ゲルの動的粘弾性測定の結果から、ズリによる3次元ネットワーク構造の崩壊後、非常に速い速度で構造の再形成が起こることがわかった。この速い構造の再形成がエレクトロスピニング法によるナノファイバーの形成に寄与していると考えられる。本成果は、CdS CS-QDのみならず他のコロイド粒子を長周期低次元配列させるための手法となりえる。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
CS-QDゲルをエレクトロスピニング法により長周期1次元配列させることに成功している。また、非常に速い構造の再形成がエレクトロスピニング法によるナノファイバーの形成に寄与しているという重要な知見が得られたため。
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| 今後の研究の推進方策 |
エレクトロスピニングにより作製したCS-QDゲルナノファイバーを焼成することでミニバンド型量子細線の作成を試みる。吸収および発光スペクトル、蛍光寿命、偏光発光測定による光学特性の評価やX線回折や電子顕微鏡による構造解析を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナウイルスにより研究計画通りに使用できなかったため。
合成用試薬および光学測定用基板の購入や成果報告の予算として使用する予定である。
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