溶液相からのシリコンクラスター量子結晶の作成

从溶液相创建硅簇量子晶体

基本信息

批准号：
03F03278
负责人：
木村啓作
金额：
$ 0.7万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2005
项目状态：
已结题

项目摘要

物質をナノレベルで形、大きさを制御し、その表面状態を設計した表面修飾ナノ粒子がナノテクノロジーにおける次世代の代表的な物質として注目を浴びているのは周知の事実である。ナノメートル領域で発現するであろう量子サイズ効果により新たな電子物性が設計されるためである。我々は5年前に日本において始めてナノ粒子を構成要素とする2次元、3次元の人工的な粒子結晶の作成に成功し、一昨年にはSiクラスターを用いて世界で始めて4族元素のクラスター結晶を水溶液より作成することに成功した。この粒子の結晶はナノメートルの周期構造を持つ量子ドット結晶といえるものであり、21世紀に期待されるナノテクノロジーのキー物質となるものである。このような成果を踏まえて、Siクラスター結晶の大量生産を行って、その光学的、電気的な物性測定を行う計画である。平成15年度においてはLiu博士に我々の開発したシリコンナノ粒子の作成法を勉強してもらった。すでに3種類の異なるシリコンクラスターの作成法を比較検討してもらった。大量生産を狙ったアークプラズマ法は装置の整備を終えナノ粒子を生産しつつある。各種の形状のシリコン異性体が水溶液中に作製され現在論文準備中である。原料をメーカーから入手しうるSiOxを出発原料とするシリコンクラスターの作成はナノ粒子の作成に成功した。量産方法も解決し、また出発原料としてのSiOxのxの設定、および処理温度により各種サイズのシリコンナノ粒子が作製できることが分かった。溶媒によりシリコン粒子のモルフォロジーを変化できることも分かり現在専門誌、Langmuirに投稿中である。さらにこれらナノ粒子を用いて気液界面におけるナノ粒子結晶の作成は17年度の研究課題である。物性測定を念頭に置いて特に大きなシリコン粒子結晶作製の条件だしをする予定である。

众所周知，表面改性纳米粒子可以在纳米水平上控制物质的形状和尺寸并设计其表面条件，作为下一代纳米技术的代表材料而受到人们的关注。这是因为由于纳米区域中发生的量子尺寸效应，将设计出新的电子物理特性。五年前，我们在日本首次成功制造出以纳米粒子为构成元素的二维和三维人造粒子晶体，两年前，我们成为世界上第一家以硅为原料制造出四族元素簇晶体的公司。成功地从水溶液中制备了簇。这种粒子的晶体可以称为具有纳米周期结构的量子点晶体，将是21世纪有望成为纳米技术的关键材料。基于这些结果，我们计划批量生产硅簇晶体并测量其光学和电学特性。 2003年，我们让刘博士研究了我们开发的纳米硅颗粒的生产方法。我们已经要求他们比较和考虑三种不同的创建硅簇的方法。旨在大规模生产的电弧等离子体法设备已经完成，正在生产纳米颗粒。各种形状的硅异构体已在水溶液中制备，目前正在制备纸张。通过使用 SiOx 作为起始材料（可从制造商处获得）创建硅簇，成功创建了纳米颗粒。还解决了批量生产方法，发现通过设定SiOx的x作为起始材料和处理温度，可以生产各种尺寸的硅纳米颗粒。还发现硅颗粒的形态可以根据溶剂而改变，该研究目前正在提交给专业期刊Langmuir。此外，使用这些纳米颗粒在气液界面创建纳米颗粒晶体是 2017 年的一个研究课题。我们计划开发生产特别大的硅颗粒的条件，同时考虑物理性能测量。