【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.22】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
24KU0049
利用課題名 / Title
半導体ナノ結晶の表面構造制御による配位子光脱離反応増幅
利用した実施機関 / Support Institute
九州大学 / Kyushu Univ.
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions（副 / Sub）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
電子顕微鏡/ Electronic microscope
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
小林 洋一
所属名 / Affiliation
立命館大学生命科学部応用化学科
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
前野 宏志
利用形態 / Support Type
（主 / Main）技術補助/Technical Assistance（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
我々は先行研究においてZnSナノ結晶（NCs）に配位したπ共役分子であるペリレンビスイミド（PBI）が、緑色光の照射によって疑可逆的にナノ結晶表面から脱離することを見出した（ACS Nano, 2023, 17, 11309.）。さらに近年、ZnSとCdSのコアシェルNCsにおいて、PBI配位子の光脱離が従来系の20倍以上増幅することを見出した。いくつかの実験の結果、この増幅は半導体ナノ界面の構造の変化や格子ひずみに起因することが示唆されたため、本研究では、貴学の広電圧電顕JEM-ARM200CF 200ｋVを用いて、コアシェルNCsのナノ構造を詳細に明らかにすることを目的とする。
実験 / Experimental
オレイルアミンやオレイン酸などの有機分子で表面修飾された4-6 nm程度の半導体NCs（CdS、ZnSのコアシェル構造）のクロロホルム溶液を銅グリッドに滴下し、一日真空乾燥させた。その試料について、広電圧電顕JEM-ARM200CFを用いて顕微鏡観察を行った。
結果と考察 / Results and Discussion
CdSナノ結晶においては4-5 nmの直径のナノ結晶が明確な格子縞と共に観測された。CdSナノ結晶表面にZnSを１層分に相当する量を被覆した試料においても同様に明確なナノ結晶像が観測された（図１）。Cd、Zn、Sの元素マッピングを行ったところ、CdとZnに明確な空間分布の違いは観測されなかった。ZnS層がまだ非常に薄いために、空間分布の違いとして観測できなかったことが考えられる。一方、ZnSを３層分被覆した試料では、Cdが中心部分、Znは全体的に観測された。ZnS層が増加することにより、元素マッピングで空間的に分離して観測することができた（図２）。一方、格子縞はCd、Zn層にまたがって連続的に観測されており、ZnS層とCdS層が互いにひずみながら均一な格子縞を形成していることが示唆された。この結果はXRDのピークがZnSシェルの形成と共に連続的にシフトしていることと一致する。PBI配位子の光脱離反応は、ZnS 1層分のときから増幅し、３層になるにつれて連続的に増加している。一方、ZnSナノ結晶のみではこのような配位子脱離の大幅増幅は観測されない。電子顕微鏡観察の結果と併せて考えると、ZnS層の形成に伴う格子のひずみが反応を増幅させている可能性が示唆された。
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図１：CdSナノ結晶の電子顕微鏡像と元素マッピング像
図２：CdS/ZnSコアシェルナノ結晶の電子顕微鏡像と元素マッピング像
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件