• Product Directory

    Custom Product

  • Services Offered

    Custom Capabilities
Contact Us
Decrease Font Size Increase Font Size Email this page to a friend Printer Friendly Page
Japan > 材料科学 > ナノ材料 > 量子ドット－Lumidot™－
ナノ材料

量子ドット－Lumidot™－
コロイド状量子ドット（QD：Quantum Dot）は、量子力学に従う独特な光学特性を持つナノスケールの半導体結晶のことを指します。通常、2-10nmの直径で、約50個ほどの原子で構成されます。コロイドナノ結晶のサイズによってバンドギャップを調節することが可能であるため、粒径に依存した特徴的な発光特性を持ちます。量子ドットは、単に発光波長が調整可能でスペクトルの半値幅が狭いというだけでなく、高い量子効率を持ち、また一方で、幅広い波長を吸収することができます。

コロイド状量子ドットは溶液（多くの場合有機溶媒）に分散させることができるので、低コストのプリント技術やコーティング技術を用いることが可能です。その用途は生体イメージングや、照明、ディスプレイから太陽電池やセキュリティタグまで幅広く、さまざまな用途での利用を目的に活発に研究開発が進められています1-7。		 コロイド状量子ドット（QD：Quantum Dot）

生体イメージング8-10：
生体適合性ポリマーで量子ドットをコーティングすることで、血中に分散させることが可能です。また、抗体などの特定の分子と結合させ、標的細胞に用いることが可能です。通常の色素と比べて高輝度で発光し、一般的な光源で励起することができます。また、その発光は非常に安定ですぐに消光することがありません。

エレクトロニクス・フォトニクス11-17：
高密度固体メモリーチップ、LED（主に電飾用途）、白色固体照明、バックライト、ディスプレイ、フォトニクスインク（特定波長の照射で可視～赤外の光を発光する。セキュリティインクなどの用途）、光検出器

太陽電池18-24：
プリント法によって太陽電池を作製することが可能になります。既存の色素は時間とともに分解して行く傾向を持ちますが、量子ドットは無機化合物であるため安定です。また、シリコン系太陽電池の利用できる波長は可視域であり、既存の有機色素は赤色光の集光にはあまり向いていません。しかしながら、量子ドットは赤外から紫外までの波長を吸収することが可能であるため、曇りの日の集光効率がより高い点も特徴です。

一般的な量子ドットはCdを用いた半導体ですが、多くの用途でCdなどの重金属は使用が規制されています。そのため、従来型の持つ輝度と安定性を保持した、Cdを含まない材料を使用したカドミウムフリー量子ドットの開発が進められています。また、量子ドット技術の商品化には量産化の問題が伴うため、現状では生体イメージングなどの少量の材料で実現可能なマーケットでのみ、実際の応用が進んでいます。今後は、特性改善とともに、スケールアップ方法の確立がより重要となります。

量子ドットの特徴と用途については、弊社季刊誌 「Material Matters」にて詳しくご紹介致しております。

シグマアルドリッチでは、全可視光スペクトル領域での発光色を有する、Nanoco Technologies社製高品質コア・シェル型CdSe/ZnS 量子ドット「Lumidot™」をご提供いたしております。このコア・シェル型Lumidot™は、高輝度で狭帯域の発光特性を示し、安定性も改善されています。さらに、コア型（単一組成）のCdSeおよびCdS Lumidot™もご提供しています。Lumidot™量子ドット製品に関する「よくあるご質問（FAQ）」（英語、PDF: 172KB）もご参考ください。

コア・シェル型Lumidot™

特長：
  • 狭い粒子径分布
  • 高輝度、狭帯域発光
    （高量子収率： 30～50％）、FWHM： < 40nm）
  • コア・シェル構造により発光効率と安定性が向上
  • 濃度5 mg/mlのトルエン溶液（2ml、10ml）でご提供
CdSe/ZnS-Lumidotの発光ピーク

（クリックすると拡大）
Lumidot™ CdSe/ZnS製品一覧
製品名 発光色 発光ピーク（±5nm） FWHM
（nm）		 吸光係数
（105 cm-1 M-1）		 粒径（nm） キャッピング剤 製品番号
CdSe/ZnS 480 Blue 480 < 40 0.020 2.5 HDA 694592
CdSe/ZnS 510 Pale Green 510 < 40 0.045 3 HDA 694657
CdSe/ZnS 530 Green 530 < 40 0.065 3.3 HDA 694649
CdSe/ZnS 560 Yellow 560 < 40 0.97 3.4 HDA 694630
CdSe/ZnS 590 Orange 590 < 40 1.60 4 HDA 694622
CdSe/ZnS 610 Red 610 < 40 4.90 5.2 HDA/TOPO 694614
CdSe/ZnS 640 Deep Red 640 < 60 5.90 6.3 HDA/TOPO 694606
  • FWHM（Full Width Half Max）：半値全幅。ピーク値の半分の値におけるピークの幅。（第2版標準化学用語辞典より）
  • 各ロット別の値は弊社Webサイトの試験成績書にてご提供しております。上記製品番号をクリックの上、ご覧ください。
  • HDA： ヘキサデシルアミン、TOPO： トリオクチルホスフィンオキシド
  • 量子効率は右記の文献の手法に従って測定しました。（Qu, L., Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 2049.）

Lumidot™ キット（コア型）

CdSおよびCdSe Lumidot™キットには、紫外（CdS）および可視（CdSe）の各スペクトル領域で発光スペクトルをもつコア型（単一組成）ナノ結晶各製品が含まれています。各製品を単品でもご購入いただけます。

Lumidotsキット

Lumidot™ キット製品一覧
製品名 発光領域（nm） キット内容 製品番号
Lumidot™ CdS-6 Kit 380-480 6 × 25 mg CdS QD nanocrystals in 5 ml toluene
6種類の発光波長（380, 400, 420, 440, 460, 480nm）		 662593
Lumidot™ CdSe-6 Kit 480-640 6 × 25 mg CdSe QD nanocrystals in 5 ml toluene
6種類の発光波長（480, 520, 560, 590, 610, 640nm）		 662550
 
Lumidot CdS-6 Kit : PL spectra Lumidot CdSe-6 Kit : PL spectra
Lumidot CdS-6 Kit : UV spectra Lumidot CdSe-6 Kit : UV spectra
CdS-6 Kit CdSe-6 Kit
（クリックすると拡大）
コア型Lumidot™ 製品一覧
製品名 発光色 発光ピーク
（±5-10nm）		 FWHM
（nm）		 吸光係数
（105 cm-1 M-1）		 粒径（nm） キャッピング剤 製品番号
CdS 380 White 380 < 30 2.0 1.6-1.8 Carboxylic acid 662429
CdS 400 White 400 2.7 1.8-2.3 662410
CdS 420 Pale Purple 420 2.7 2.3-2.9 662402
CdS 440 Pink 440 6.8 2.9-4.0 662380
CdS 460 Pink 460 10.2 4.0-5.4 662372
CdS 480 Blue 480 2.7 5.4-7.3 662364
CdSe 480 Blue 480 < 40 0.49 2.1-2.3 HDA 662356
CdSe 520 Pale Green 520 0.68 2.4-2.6 HDA 662437
CdSe 560 Green 560 1.2 3.0-3.5 HDA 662445
CdSe 590 Orange 590 2.5 4.0-4.3 HDA 662607
CdSe 610 Red 610 3.7 4.7-5.2 HDA/TOPO 662488
CdSe 640 Deep Red 640 < 45 8.6 6.2-7.7 HDA/TOPO 662461
  • すべて5 mg/mL濃度のトルエン溶液です。容量は10mLとなっております。
  • 粒子サイズは右記の文献の手法に従ってTEM で測定しました。（Yu, W.W., Qu, L., Guo, W., Peng, X. Chem. Mater. 2003, 15, 2854.）

References

  1. Sanderson, K. Nature 2009, 459, 760.
  2. Graham-Rowe, D. Nature Photonics 2009, 3, 307.
  3. Coe-Sullivan, S. Nature Photonics 2009, 3, 315.
  4. Wang, X.; Ren, X.; Kahen, K,; Hahn, M. A.; Rajeswaran, M.; Maccagnano-Z., S.; Silcox, J.; Cragg, G. E.; Efros, A. L.; Krauss, T. D. Nature 2009, 459, 686.
  5. Lee, B.; Kim, Y.; Lee, S.; Kim, Y. S.; Wang, D.; Cho, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 760.
  6. Li, J.; Zhao, X.-W.; Zhao, Y.-J.; Hu, J.; Xu, M.; Gu, Z.-Z. J. Mater. Chem. 2009, 19, 6492.
  7. Ang, C. Y.; Giam, L.; Chan, Z. M.; Lin, A. W. H.; Gu, H.; Devlin, E.; Papaefthymiou, G. C.; Selvan, S. T.; Ying, J. Y. Advanced Materials 2009, 21, 869.
  8. Fournier-Bidoz, S.; Jennings, T. L.; Klostranec, J. M.; Fung, W.; Rhee, A.; Li, D.; Chan, W. C. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2008, 47, 5577.
  9. Zhang, C. Y.; Johnson, L. W. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 3482.
  10. Yai, H.; Zhang, Y.; Xiao, F.; Xia, Z.; Rao, J. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 4346.
  11. Sun, Q; Wang, Y. A.; Li, L. S.; Wang, D.; Zhu, T.; Xu, J.; Yang, C.; Li, Y. Nature Photonics 2007, 1, 717.
  12. Cho, K.-S.; Lee, E. K.; Joo, W.-J.; Jang, E.; Kim, T.-H.; Lee, S. J.; Kwon, S.-J.; Han, J. Y.; Kim, B.-K.; Choi, B. L.; Kim, J. M. Nature Photonics 2009, 3, 341.
  13. Rauch, T.; Boberl, M.; Tedde, S. F.; Furst, J.; Kovalenko, M. V.; Hesser, G.; Lemmer, U.; Heiss, W.; Hayden, O. Nature Photonics 2009, 3, 332.
  14. Yang, J.; Dave, S. R.; Gao, X. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 5286.
  15. Chen, D.; Viswanatha, R.; Ong, G. L.; Xie, R.; Balasubramaninan, M.; Peng, X. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131, 9333.
  16. Steckel, J. S.; Snee, P.; Coe-Sullivan, S.; Zimmer, J. P.; Halpert, J. E.; Anikeeva, P.; Kim, L.-A.; Bulovic, V.; Bawendi, M. G. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 5796.
  17. Wood, V.; Panzer, M. J.; Chen, J.; Bradley, M. S.; Halpert, J. E.; Bawendi, M. G.; Bulovic, V. Advanced Materials 2009, 21, 2151.
  18. Leventis, H. C.; O’Mahony, F.; Akhtar, J.; Afzaal, M.; O’Brien, P.; Haque, S. A. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 2743.
  19. Guo, C. X.; Yang, H. B.; Sheng, Z. M.; Lu, Z. S.; Song, Q. L.; Li, C. M. Angew. Chem., Int. Ed. 2010, 49, 3014.
  20. Lan, G.-Y.; Yang, Z.; Lin, Y.-W.; Lin, Z.-H.; Liao, H.-Y.; Chang, H.-T. J. Mater. Chem. 2009, 19, 2349.
  21. Lee, Y.-L.; Huang, B.-M.; Chien, H.-T. Chem. Mater. 2008, 20, 6903.
  22. Goodman, M. D.; Xu, J.; Wang, J.; Lin, Z. Chem. Mater. 2009, 21, 934.
  23. Klem, E. J. D.; MacNeil, D. D.; Levina, L.; Sargent, E. H. Advanced Materials 2008, 20, 3433.
  24. Tang, J.; Wang, X.; Brzozowski, L.; Barkhouse, D. A. R.; Debnath, R.; Levina, L.; Sargent, E. W. Advanced Materials 2010, 22, 1398.
お役立ちツール