【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.05.12】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24MS1003

利用課題名 / Title

コロイドカドミウムカルコゲナイド量子ドットの励起子素過程の圧力依存性

利用した実施機関 / Support Institute

自然科学研究機構 分子科学研究所 / IMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

外部利用/External Use

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）計測・分析/Advanced Characterization

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）量子・電子制御により革新的な機能を発現するマテリアル/Materials using quantum and electronic control to perform innovative functions

キーワード / Keywords

半導体量子ドット, ダイヤモンドアンビルセル, 時間分解分光測定,量子効果/ Quantum effect,電子顕微鏡/ Electronic microscope,太陽電池/ Solar cell

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

江口 大地

所属名 / Affiliation

関西学院大学理学部化学科

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

山下 大樹,Lee Junseo,西 剛史,阿部 風花,森下 颯太

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

伊木 志成子

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

MS-203：電界放出形透過型電子顕微鏡

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

半導体量子ドット (QDs) はナノサイズの半導体であり, 量子サイズ効果のため粒径に応じた電子構造を有している。常圧では, QDsの光物性は明らかになっているが, 圧力が及ぼす影響は未解明な点が残されている。そこで, 本研究では, コロイドカドミウムカルコゲナイドQDs (CdSe QDs) を合成, 光物性の圧力依存性を明らかにした。

実験 / Experimental

ホットインジェクション法により, CdSe QDsを合成し, 透過型電子顕微鏡 (分子科学研究所機器センター利用) にて得られたQDsの形状や粒径を観察した。

結果と考察 / Results and Discussion

合成条件を最適化することで, 粒径を制御した。TEM観察の結果から, 粒径は2.4±0.4 nmから4.1±0.5 nmであることが分かり, 形状はどの条件で合成したCdSe QDsで擬球形の形状であった。このCdSe QDsの溶液中のピコ秒発光寿命測定では圧力を印加することで平均寿命が減少するのに対して, 固体中ではその逆の傾向を示した。これは, 固体中で近接するQDs間のFRETに由来すると考えている。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

優秀学生発表賞 (2024年光化学討論会), 山下大樹, 関西学院大学理学研究科化学専攻, 本申請課題の内容で得られた結果を発表した, 国内

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Kazuki Inada, Effect of the Interfacial Potential on Elementary Exciton Processes in InP-Based Core/Shell Quantum Dots, The Journal of Physical Chemistry C, 128, 10542-10550(2024).
   DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c02671
   
2. Reiko Tanaka, Effect of Cu-ion Doping on Hot Electron Relaxation in CdSe Nanorods, The Journal of Physical Chemistry C, 128, 21101-21107(2024).
   DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c05684
   
3. Moe Yamamoto, Deciphering the Optical Switching Mechanism of CdSe/CdS QDs Luminescence by Diarylethene Molecular Photoswitches: A Stochastic Model Analysis, The Journal of Physical Chemistry C, 128, 19758-19766(2024).
   DOI: 10.1021/acs.jpcc.4c06245
   
4. Daichi Eguchi, Elementary Exciton Processes of InP/ZnS Quantum Dots Under Applied Pressure, Nano Letters, 25, 1043-1049(2024).
   DOI: 10.1021/acs.nanolett.4c04919
   
5. Ayari Yamada, Structure–Property Relationship between Copper Ions and Hot Electron Relaxation in Colloidal Quantum Dots, , , (2025).
   DOI: 10.26434/chemrxiv-2025-6ngh9
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. Ayari Yamada, Daichi Eguchi, Tokuhisa Kawawaki, Yuichi Negishi, Naoto Tamai, “Elementary Exciton Dynamics of Metal Ion-doped InP and CdSe Quantum Dots”, 2024年光化学討論会, 令和6年9月3日
2. Taiki Yamashita, Daichi Eguchi, Hiroshi Sekiguchi, Naoto Tamai, “Pressure Dependent Photophysical Properties of CdSe Quantum Dot Superlattices, 2024年光化学討論会, 令和6年9月4日
3. Moe Yamamoto, Daichi Eguchi, Naoto Tamai, “Luminescence switching of CdSe/CdS QDs by diarylethene derivatives and the analysis of mechanism based on a stochastic model”, 2024年光化学討論会, 令和6年9月4日
4. 李 俊ソ, 江口 大地, 玉井 尚登, “CdxZn1-xSeナノプレートレットの合成と励起子素過程の解析”, 2024年光化学討論会, 令和6年9月5日
5. 山本 萌愛，江口 大地，玉井 尚登, “ジアリールエテン誘導体-カルコゲナイド量子ドット複合系におけるAuger再結合支援による光異性化”, 第18回分子科学討論会, 令和6年9月20日
6. 竹内 蓮，江口 大地，玉井 尚登, “金ナノ結晶におけるコヒーレント音響フォノンンの圧力依存性”, 第18回分子科学討論会, 令和6年9月20日
7. 山村 拓摩，江口 大地，玉井 尚登, “カドミウムカルコゲナイド量子ドット−アクセプター分子複合系のホット電子移動過程の自由エネルギー変化依存性”, 第18回分子科学討論会, 令和6年9月21日
8. 佐野 匠, 山本 萌愛, 江口 大地, 玉井 尚登, “CdSeS量子ドット-スクアリウム誘導体複合系の光誘起電子移動とホット電子緩和”, 日本化学会第105春季年会, 令和7年3月26日
9. 山下 大樹, 関口 博史, 江口 大地, 玉井 尚登, “CdSe量子ドット超格子における光物性の圧力依存性”, 日本化学会第105春季年会, 令和7年3月26日
10. 谷口 美空, 山田 彩利, 江口 大地, 玉井 尚登, “金属イオンドープInP 量子ドットの励起子素過程に及ぼす表面状態の影響, 日本化学会第105春季年会, 令和7年3月26日
11. 谷口 美空, 山田 彩利, 江口 大地, 玉井 尚登, “金属イオンドープInP 量子ドットの励起子素過程に及ぼす表面状態の影響, 日本化学会第105春季年会, 令和7年3月26日
12. 阿部 風花, 李 俊ソ, 江口 大地, 玉井 尚登, “CdSeナノプレートレットにおける励起子素過程の温度・溶媒依存性”, 日本化学会第105春季年会, 令和7年3月26日
13. 李 俊ソ, 江口 大地, 玉井 尚登, “CdxZn1-xSeナノプレートレットの合成と励起子ダイナミクスの組成依存性”, 日本化学会第105春季年会, 令和7年3月26日
14. 森下 颯太, 山本 萌愛, 江口 大地, 玉井 尚登, “スピロピラン誘導体-PbS/CdS コアシェル量子ドット複合系における発光スイッチング：シェル厚み依存性と新奇メカニズム”, 日本化学会第105春季年会, 令和7年3月29日
15. 西 剛史, 山下 大樹, 江口 大地, 玉井 尚登, “ハロゲン化鉛ペロブスカイトナノプレートレット超格子における励起子素過程の圧力依存性”, 日本化学会第105春季年会, 令和7年3月29日
16. 川口 薫奈, 江口 大地, 玉井 尚登, “CdSeナノロッドの光化学電子ドーピングと励起子素過程”, 日本化学会第105春季年会, 令和7年3月29日

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件