単一構造カドミウムカルコゲニドクラスター群の精密合成と光物性評価

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テルル化カドミウム（CdTe）ナノ粒子は、可視域で高効率に発光することから、広く応用が期待されるナノ材料である。この光物性は、CdTeナノ粒子のサイズや欠陥により大きく変化することが知られており、合成手法が開発・改良されてきた。しかしながら、分離手法を用いてCdTeナノ粒子を単分散化・あるいは欠陥を内包した化合物を単離した例は未だ少ない。本研究では、液相合成したテルル化カドミウムナノ粒子を、電気泳動を用いてサイズ分離し、その光物性を調べた。サイズ分離したCdTeナノ粒子は、泳動距離が長くなるに従い、エキシトンピークと発光ピークの波長が短波長シフトした。これはコアサイズによってCdTeナノ粒子が分離されたことを示している。また、分離前と比較し、発光ピークの線幅が細くなったことから、より単分散なCdTeナノ粒子の分離に成功した。分離後のテルル化ナノ粒子の絶対発光量子収率を調べたところ、~2 nmの粒径を境にCdTeナノ粒子で蛍光量子収率が10分の１以下まで減少していることがわかった。この蛍光性・非蛍光性のCdTeナノ粒子についてエックス線吸収微細構造解析を行ったところ、結合距離などに顕著な違いは見られなかったが、非蛍光性のCdTeナノ粒子ではCdTeの結合数が減少していることがわかった。この結果から、非蛍光性のCdTeナノ粒子ではS（Te）欠損が多数存在し、発光が強く消光されたと考えられる。CdTeナノ粒子はいずれも類似の反応環境下であるにも関わらず、粒径が減少するとCdTeナノ粒子へカルコゲニド欠損が多く導入され、蛍光が消光されることを本研究で実証した。また、これ以外にも本研究の合成手法の開発過程で、新規の蛍光材料の発見やキラルな界面の作成に成功しており、今後新たな研究を展開するために重要な発見を複数達成した。