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。

我们建立了一种合成半导体/有机聚合物杂化结构的方法，其中半导体硫化镉（CdS）分散在球形螯合聚合物中，并尝试控制CdS在聚合物介质中的光学和色散性能。以研究为目的。研究表明，CdS在聚合物介质中的粒径分布和分散特性可以通过CdS合成过程中Na_2S水溶液的浓度以及电解质（例如NaCl）的存在或不存在来控制。此外，为了更精确地控制CdS的粒径，我们详细研究了合成过程中光照射的影响。已知超细半导体颗粒表现出量子尺寸效应，其吸收波长与颗粒尺寸一一对应。因此，通过在单色激光照射下合成CdS，大于与照射波长对应的超细颗粒尺寸的CdS吸收光并在微粒中产生电子和空穴。通过在CdS溶解反应中利用这些电子-空穴对，应该可以选择性地仅合成一定尺寸或更小的CdS超细颗粒。事实上，通过在空气中合成 CdS 超细颗粒，同时用氩离子激光器发出的 458 nm 光照射，观察到聚合物介质中 CdS 吸收光谱的短波长偏移。比较有光照射和无光照射的样品的光学和电子显微照片表明，未照射光时在聚合物介质表面附近产生的4nm或更大的超细CdS颗粒因光照射而溶解，从而证实了CdS超细颗粒的粒径分布变窄。在氩气氛下的类似实验中，没有观察到CdS的光解作用。这表明，当超细颗粒中产生的电子和空穴与氧反应时，CdS发生光溶解，并且CdS以cd ^ 2+ 的形式溶解。未来，通过选择可以与超细颗粒中产生的电子和空穴发生氧化还原反应的照射波长和试剂，预计将有可能实现更先进的颗粒尺寸控制。将开发结构。

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)