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

当初は，研究代表者のグループが開発してきたホウ素とリンを同時ドーピングしたシリコンナノ結晶（量子ドット）のバイオフォトニクス及び光化学分野への応用展開の実証に関する研究を主に実施してきたが，昨年度からは、研究の軸足を直径100nm程度の比較的大きいナノ粒子に移した。具体的には、以下の研究を実施した。（１）シリコン量子ドット塗布膜のリチウムイオン電池電極への応用の検討を行った。ニッケル箔上に量子ドット塗布薄膜を形成し、充放電特性、安定性、充放電後のナノ粒子の構造評価等を行い電極としての特性を評価したところ、ドーピングしないナノ粒子に比べて安定性が向上することが明らかになった。得られた結果について論文を執筆中である。（２）シリコン量子ドットと2次元半導体である単層二硫化モリブデンの間の電荷移動について研究を行った。シリコン量子ドットと単層硫化モリブデンの複合構造の発光特性について詳細に調べた結果、電荷移動の方向がシリコン量子ドットのサイズに依存することが明らかになった。得られた結果は、The Journal of Physical Chemistry誌に発表した．（３）Northwestern大学のグループと共同で、シリコンナノ粒子と二硫化モリブデンのシェルからなるコアシェルナノ粒子の形成と光学特性に関する研究を行った。その結果、二硫化モリブデンの電子遷移とシリコンナノ粒子のMie共鳴の結合を観測することができた。得られた結果は、Small誌に発表した．（４）スタンフォード大学のグループと共同で、シリコンナノ粒子と二硫化モリブデン薄膜からなる複合構造の光学特性について研究を行った。その結果、シリコンナノ粒子が二次元材料に対する高効率なナノアンテナとして機能することを見出した。得られた結果は、ACS Photonics誌に発表した。

当初は，研究代表者のグループが開発してきたホウ素とリンを同時ドーピングしたシリコンナノ結晶（量子ドット）のバイオフォトニクス及び光化学分野への応用展開の実証に関する研究を主に実施してきたが，昨年度からは、研究の軸足を直径100nm程度の比較的大きいナノ粒子に移した。具体的には、以下の研究を実施した。（１）シリコン量子ドット塗布膜のリチウムイオン電池電極への応用の検討を行った。ニッケル箔上に量子ドット塗布薄膜を形成し、充放電特性、安定性、充放電後のナノ粒子の構造評価等を行い電極としての特性を評価したところ、ドーピングしないナノ粒子に比べて安定性が向上することが明らかになった。得られた結果について論文を執筆中である。（２）シリコン量子ドットと2次元半導体である単層二硫化モリブデンの間の電荷移動について研究を行った。シリコン量子ドットと単層硫化モリブデンの複合構造の発光特性について詳細に調べた結果、電荷移動の方向がシリコン量子ドットのサイズに依存することが明らかになった。得られた結果は、The Journal of Physical Chemistry誌に発表した．（３）Northwestern大学のグループと共同で、シリコンナノ粒子と二硫化モリブデンのシェルからなるコアシェルナノ粒子の形成と光学特性に関する研究を行った。その結果、二硫化モリブデンの電子遷移とシリコンナノ粒子のMie共鳴の結合を観測することができた。得られた結果は、Small誌に発表した．（４）スタンフォード大学のグループと共同で、シリコンナノ粒子と二硫化モリブデン薄膜からなる複合構造の光学特性について研究を行った。その結果、シリコンナノ粒子が二次元材料に対する高効率なナノアンテナとして機能することを見出した。得られた結果は、ACS Photonics誌に発表した。