研究紹介

光を放出・検出する半導体ナノ粒子（量子ドット）の合成

量子ドットは、直径数ナノメートルの小さな半導体粒子です。大きさが変わると光の色や性質がガラッと変わるという、ナノ材料ならではのユニークな特徴を持っています。
私たちの研究室では、この量子ドットを狙った色で光らせる、あるいはごく微弱な光をキャッチできるようにするために、材料の組成や形状を精密にコントロールする合成方法を開発しています。

合成した量子ドットは、

• バイオイメージング（細胞の中を光で見る）

• 光センサー・暗視デバイス

• 太陽光エネルギー変換

など、さまざまな分野につながる“光を操る材料”として応用が期待されています。

ホットキャリアの反応への利用を目指した量子ドットの開発

半導体に光を当てると、電子と正孔が生まれます。そのうち、光エネルギーを多く持った“高温状態”の電子や正孔は ホットキャリア と呼ばれ、わずかな時間だけ特別に高いエネルギーを保ちます。このホットキャリアをうまく取り出して化学反応に使うことができれば、従来では起こらない反応を光で進める、新しいエネルギー変換技術につながります。

私たちの研究室では、このホットキャリアを効率よく生成し、逃さず反応に活用できるような量子ドット材料の開発に取り組んでいます。材料の組成、サイズ、表面構造を精密に調整することで、ホットキャリアの寿命を延ばし、反応性を最大化することを目指しています。

金属ナノ粒子の形状制御と光照射による電極触媒活性の向上 

金属ナノ粒子は、形や大きさが少し変わるだけで電子の動きや光の吸収特性が大きく変化します。特に、ナノ粒子表面の“角”や“縁”などの構造は、電極反応の活性点として重要な役割を持っています。そのため、原子レベルで形状を思い通りにデザインすることは、触媒性能を高める上で極めて有効です。

私たちの研究室では、金や銀などの金属ナノ粒子について、形状制御（球、棒、三角板、リング状など）を行い、電極触媒としての性能がどのように変化するかを調べています。さらに、光を照射することで金属内部で生じるプラズモン励起やホットキャリアを利用し、電極反応を加速させる手法の開発にも取り組んでいます。

「形を操り、光で活性を引き出す」。 ナノスケールだからこそ可能な新しい触媒設計に挑戦しています。