2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of biophotonics and photochemical applications of silicon quantum dots in collaboration with a consortium established for the formation of "Silicon Nanomaterials Center" founded by US NSF
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18KK0141
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
藤井 稔 神戸大学, 工学研究科, 教授 (00273798)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
加納 伸也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 研究員 (20734198)
杉本 泰 神戸大学, 工学研究科, 助教 (40793998)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2024-03-31
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| Keywords | シリコンナノ粒子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本プロジェクトは，研究代表者のグループが開発した全無機シリコン量子ドットのバイオフォトニクス分野及び光化学分野への応用の実証を目的とする。この量子ドットは静電反発により高い水分散性を示す。また，発光特性が環境や表面の化学反応に対して鈍感であり，様々な環境下で発光を示す。当初計画していた量子ドットに関する研究に加えて，直径100～300nm程度のシリコンナノ粒子も研究の対象とする。このサイズ領域のシリコンナノ粒子は可視領域にMie共鳴を持つことから，光ナノアンテナ材料として期待されている。本年度は，これらの材料に関して主に以下の研究を行った。
１．従来から行っていたSize-selective precipitation法に加えて、電気泳動法によるサイズ選別技術の開発を行った。その結果、より高分解能でサイズ分離を行うことが可能になった。
２．シリコン量子ドットとウシ血清アルブミン（BSA）の複合体の形成に関する研究を行った。その結果、形成される複合体の形状は、シリコン量子ドットのサイズに強く依存することが明らかになった。
３．シリコン量子ドットの生体応用において、必ずしも孤立した粒子が必要でない場合も多い。そこで、シリコン量子ドットの球状凝集体（Supraparticle）の開発を行い、直径100nm程度のSupraparticleをサイズを制御して形成することに成功した。
４．金属ナノ構造の表面プラズモン共鳴に伴う増強電場を利用すると蛍光体の蛍光を増強できることが知られている。金ナノロッド表面に距離を制御してシリコン量子ドットを付加する技術の開発を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究に関しては，研究代表者のグループで開発した全無機シリコン量子ドットのバイオ応用及び光化学分野への応用展開に関して，当初の予定よりもより広い分野に研究が展開しており多くの論文を発表した。また，サブミクロンサイズシリコンナノ粒子に関しても、新しい分野の開拓につながる可能性のある成果を得た。研究交流に関しては、コロナ禍の影響により相互訪問はできなかったが、複数の新たな国際共同研究を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通り，UC San DiegoのM. Sailor教授のグループが中心となって推進しているシリコンナノ材料のバイオ応用に関するコンソーシアムのメンバー（主にUSAのグループ，カナダ，イタリア，韓国のグループが准メンバーとして加わっている）と交流を深め，研究代表者のグループで開発した全無機シリコン量子ドットのバイオフォトニクス分野及び光化学分野への応用実証を行っていく。それと並行して、サブミクロンサイズシリコンナノ粒子の光アンテナ応用に関する研究を強力に推進する。そのために、北米及びヨーロッパのコンソーシアム以外のメンバーとの交流及び共同研究を積極的に推進する。
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| Causes of Carryover |
残額はわずかで、消耗品購入のタイミングの問題で発生したものであり、R3年度に使用する。
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