半導体・金属ナノクラスター/高分子ハイブリッド組織体の光制御合成

半导体/金属纳米团簇/聚合物杂化组织的光控合成

• 批准号: 10126204
• 负责人: 喜多村 昇
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10126204/
• 关键词: 硫化カドミウム; 半導体超微粒子; キレート高分子微粒子; 粒子径制御; 分散制御; 量子サイズ効果; 光照射合成

球形のキレート高分子に半導体である硫化カドミウム(CdS)を分散させた半導体/有機高分子ハイブリッド組織体の合成法を確立するとともに、高分子媒体中におけるCdSの光学・分散特性を制御することを目的として研究を進めた。高分子媒体中におけるCdSの粒子径分布と分散特性は、CdSの合成時におけるNa_2S水溶液の濃度やNaClのような電解質の有無により制御可能であることを明らかにした。更に、より精密なCdSの粒子径制御を行うため、合成時の光照射効果を詳細に検討した。半導体超微粒子は量子サイズ効果を示すことが知られており、その吸収波長は微粒子のサイズと1対1で対応する。従って、CdSの合成を単色レーザー光照射下で行うことにより、照射波長に対応した超微粒子サイズよりも大きいCdSが光吸収して微粒子中に電子と正孔が生成する。この電子・正孔対をCdSの溶解反応に利用することにより、あるサイズ以下のCdS超微粒子だけを選択的に合成可能となるはずである。実際に、空気下、アルゴンイオンレーザーからの458nmの光を照射しながらCdS超微粒子の合成を行うことにより、高分子媒体中におけるCdSの吸収スペクトルの短波長シフトが観測された。光照射時と非照射時の試料の光学顕微鏡写真や電子顕微鏡写真などの比較から、光照射しない時に生成していた高分子媒体表面近傍の4nm以上のCdS超微粒子が光照射により溶解し、結果的にCdS超微粒子の粒子径分布が狭くなることが確認された。アルゴン雰囲気下における同様な実験ではCdSの光溶解は認められなかった。このことから、CdSの光溶解は超微粒子中に生成する電子・正孔が酸素と反応し、CdSがcd^<2+>とじて溶解することが示された。今後、照射波長や超微粒子中に生成する電子・正孔と酸化還元反応し得る試薬類の選択により、より高度な粒子径制御が期待されるとともに、本手法に基づいた光触媒や非線形光学材料として利用可能な半導体超微粒子/有機高分子ハイブリッド組織体が開発されるものと考えられる。

The synthesis method of spherical polymer semiconductor (CdS) and dispersion of CdS in semiconductor/organic polymer was established. The optical dispersion characteristics of CdS in polymer media were studied. The particle size distribution and dispersion characteristics of CdS in polymer media are related to the concentration of Na_2S aqueous solution and the presence or absence of electrolyte in CdS synthesis. In addition, the particle diameter control of CdS and the light irradiation effect during synthesis are discussed in detail Semiconductor ultra-fine particles have a quantum effect on the absorption wavelength of the particles. The synthesis of CdS and CdS under light irradiation is a process for the formation of electron and positive holes in ultrafine particles. The electron and positive pore of CdS solution can be used to synthesize CdS ultrafine particles. In fact, when the synthesis of CdS ultrafine particles is carried out under the irradiation of 458nm light from the Altoneion-Rai-Rai in the air, the short-wavelength phosphor of CdS absorption stars in polymer media can be observed. Comparison of optical and electronic microscopical photographs of the sample under light irradiation and non-irradiation; generation of CdS ultrafine particles of 4nm or more near the surface of the polymer medium under light irradiation; and dissolution of CdS ultrafine particles under light irradiation; and narrowing of particle size distribution of CdS ultrafine particles as a result. The light of CdS is reflected in the light of the sun. The photodissolution of CdS in ultra-fine particles produces electrons, positive pores, electrons, and CdS. In the future, the irradiation wavelength and the particle size of the electron generated in the ultra-fine particle are selected, and the particle size is controlled. In this method, the photocatalyst and the nonlinear optical material can be developed by using the semiconductor ultra-fine particle/organic polymer structure.

项目成果

金 幸夫: "Microspectroscopic Analyses of Dye Distribution Characteristics in Single Microcapsules." Analytical Chemistry. 70(1). 111-116 (1998)

Yukio Kim：“单个微胶囊中染料分布特征的显微光谱分析”70(1) (1998)。

金 幸夫: "Direct Excitation Energy Transfer as a Technique for in Situ Measurements of Ion-Exchange Processes in Single Polymer Particles." Analytical Chemistry. 70(1). 105-110 (1998)

Yukio Kim：“直接激发能量转移作为单个聚合物颗粒离子交换过程的原位测量技术”，70(1) (1998)。

喜多村 昇: "Mesoscopic Chemistry" Blackwell Science, 25 (1999)

Noboru Kitamura：“介观化学” Blackwell Science，25 (1999)

八尾 浩史: "Electrolyte Effects on CdS Nanocrystal Formation in Chelate Polymer Particles: Optical and Distribution Properties." Langmuir. 14(3). 595-601 (1998)

Hiroshi Yao：“电解质对螯合物聚合物颗粒中 CdS 纳米晶体形成的影响：光学和分布特性。”14(3) (1998)。

中谷 清治: "Advances in Photochemistry" John-Wiley & Sons.Inc., 50 (1999)

Seiji Nakatani：“光化学进展”John-Wiley & Sons.Inc.，50 (1999)