ｎ型、ｐ型不純物同時ドープコロイド状シリコンナノ結晶の開発と基礎物性解明

掺杂n型和p型杂质的胶体硅纳米晶基本物理性质的开发和阐明

基本信息

批准号：
14J03120
负责人：
杉本泰
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Kobe University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、シリコンナノ結晶コロイドの基礎物性解明及び大面積電子デバイス・バイオフォトニクス応用を念頭に研究を行った。不純物ドープシリコンナノ結晶の基礎物性解明の一環として、(i) ３次元アトムプローブトモグラフィー法による原子スケールでの不純物分布の解明、(ii) 単一シリコンナノ結晶の発光特性解明に関する研究を行った。さらに、バイオ応用を見据えて、(iii) 生体分子を用いたシリコンナノ結晶-プラズモニックナノ粒子複合体形成、(iv) シリコンナノ結晶を用いたバイオイメージング応用実証に関する研究を行った。(i) に関して、ニューサウスウェールズ大学・シドニー大学と共同で３次元アトムプローブによるシリコンナノ結晶内部の不純物分布を明らかにし、その粒径依存性や不純物の偏析状態を評価した。(ii) について、顕微分光法を用いて単一の不純物ドープシリコンナノ結晶の発光特性を評価した。これらの研究により、不純物ドープシリコンナノ結晶の構造及び発光起源が不純物をドープしていないナノ結晶と大きく異なることを明らかにした。(iii) に関して、シリコンナノ結晶表面をアミノ基、チオール基で修飾し、DNAはハイブリダイゼーションにより金ナノ粒子と結合した。複合体は3-4倍の発光強度を示した。(iv)に関して、シリコンナノ結晶と骨芽細胞を24-48時間培養し、その毒性評価・発光特性評価を行った。シリコンナノ結晶は非常に毒性が低く、細胞内で長時間安定して近赤外発光を示すことを明らかにした。

今年，我们进行了研究，旨在阐明硅纳米晶胶体的基本物理性质，并将其应用于大面积电子器件和生物光子学。作为阐明杂质掺杂硅纳米晶体基本物理性质的一部分，我们进行了以下研究：（i）利用三维原子探针断层扫描阐明原子尺度上的杂质分布，以及（ii）阐明硅纳米晶体的发射特性。单个硅纳米晶体。此外，着眼于生物应用，我们进行了以下研究：(iii)利用生物分子形成硅纳米晶体-等离子体纳米颗粒复合物，以及(iv)利用硅纳米晶体的生物成像应用演示。关于(i)，我们与新南威尔士大学和悉尼大学合作，使用三维原子探针阐明了硅纳米晶体内部的杂质分布，并评估了杂质的粒径依赖性和偏析状态。关于（ii），我们使用显微光谱法评估了单个掺杂硅纳米晶体的发光特性。这些研究表明，杂质掺杂的硅纳米晶体的结构和发射起源与未掺杂的纳米晶体显着不同。对于(iii)，硅纳米晶体的表面被氨基和硫醇基修饰，并且DNA通过杂交与金纳米颗粒结合。该复合物的发光强度提高了 3-4 倍。关于(iv)，将硅纳米晶体和成骨细胞培养24-48小时，并评估它们的毒性和发光特性。研究表明，硅纳米晶体的毒性非常低，并且可以在细胞内长时间稳定地发射近红外光。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

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专利数量（0）

Size and dopant-concentration dependence of photoluminescence properties of ion-implanted phosphorus- and boron-codoped Si nanocrystals

DOI：
10.1103/physrevb.91.165424
发表时间：
2015-04
期刊：
Physical Review B
影响因子：
3.7
作者：
Toshihiro Nakamura;S. Adachi;M. Fujii;H. Sugimoto;K. Miura;S. Yamamoto
通讯作者：
Toshihiro Nakamura;S. Adachi;M. Fujii;H. Sugimoto;K. Miura;S. Yamamoto

Size-Dependence of Acceptor and Donor Levels of Boron and Phosphorus Codoped Colloidal Silicon Nanocrystals

DOI：
10.1021/acs.nanolett.6b00225
发表时间：
2016-04-01
期刊：
NANO LETTERS
影响因子：
10.8
作者：
Hori, Yusuke;Kano, Shinya;Fujii, Minoru
通讯作者：
Fujii, Minoru

Silicon nanocrystal-noble metal hybrid nanoparticles

DOI：
10.1039/c6nr01747a
发表时间：
2016-01-01
期刊：
NANOSCALE
影响因子：
6.7
作者：
Sugimoto, H.;Fujii, M.;Imakita, K.
通讯作者：
Imakita, K.

The impact of doped silicon quantum dots on human osteoblasts

DOI：
10.1039/c6ra14430f
发表时间：
2016-01-01
期刊：
RSC ADVANCES
影响因子：
3.9
作者：
Ostrovska, Lucie;Broz, Antonin;Kalbacova, Marie Hubalek
通讯作者：
Kalbacova, Marie Hubalek

Atom Probe Tomography Analysis of Boron and/or Phosphorus Distribution in Doped Silicon Nanocrystals

DOI：
10.1021/acs.jpcc.6b06197
发表时间：
2016-08
期刊：
Journal of Physical Chemistry C
影响因子：
3.7
作者：
K. Nomoto;H. Sugimoto;A. Breen;A. Ceguerra;T. Kanno;S. Ringer;I. Wurfl;G. Conibeer;M. Fujii
通讯作者：
K. Nomoto;H. Sugimoto;A. Breen;A. Ceguerra;T. Kanno;S. Ringer;I. Wurfl;G. Conibeer;M. Fujii