大阪大學(xué)研究生院工學(xué)研究系桑畑進(jìn)教授、名古屋大學(xué)研究生院工學(xué)研究系鳥本司教授及日本愛德克（IDEC）的聯(lián)合研究小組，通過采用光蝕刻方法控制（AgIn）xZn(1-2x)S（銀·銦·鋅·硫）這種新組成的半導(dǎo)體納米粒子直徑，令其成功地發(fā)出多種顏色的熒光。對分散有不同直徑的AgInZnS半導(dǎo)體納米粒子（粒徑2～3nm）的溶液照射波長350nm的紫外光，即發(fā)出從綠到紅各種顏色的熒光（圖）。

　　該研究小組一直在進(jìn)行利用光蝕刻法縮小粒子直徑的研究開發(fā)，即使具有光催化劑反應(yīng)性能的半導(dǎo)體納米粒子分散到含氧弱酸溶液中，利用對溶液照射紫外光引起的光催化劑反應(yīng)，使納米粒子表面起氧化反應(yīng)，發(fā)生氧化，并以氧化物離子的形式溶解到溶液中，從而縮小粒子直徑。研究成果之一是，發(fā)現(xiàn)向碲化鎘（CdTe）半導(dǎo)體納米粒子照射紫外光，能夠精密控制納米粒子的直徑。設(shè)計了將350nm左右的紫外光以nm為單位，一點點地改變波長，以相應(yīng)于波長的半導(dǎo)體禁帶寬度（價帯和導(dǎo)帯的帶隙寬度）決定納米粒子直徑的“尺寸選擇性光蝕刻法”。

　　例如以2nm為單位改變波長350nm左右紫外光的波長，直徑較大的納米粒子將氧化溶解，直徑會一點點地變小。因直徑減至與帶隙相當(dāng)?shù)某潭葧r溶解會停止，因此能夠制造出特定直徑的納米粒子。桑畑教授表示，以2nm為單位改變波長時，“直徑約以0.02nm為單位減小”。向直徑差別極小的碲化鎘納米粒子照射紫外光，可發(fā)出從綠色到紅色12個色級的熒光。例如，可在6個色級上發(fā)出不同顏色的綠色熒光。

　　實現(xiàn)了“尺寸選擇性光蝕刻法”的碲化鎘半導(dǎo)體，其組成元素鎘（Cd）是歐洲06年7月開始實施的禁含特定有害物質(zhì)的RoHS法所禁止的物質(zhì)。因此，桑畑教授的研究小組探尋不含鎘的半導(dǎo)體納米粒子，成功地使AgInZnS半導(dǎo)體納米粒子發(fā)出熒光。AgInZnS半導(dǎo)體的優(yōu)點是，在碲化鎘以外，實現(xiàn)了高達(dá)0.4以上的量子效率（1個光子的生成物比例）。

　　此次開發(fā)的AgInZnS半導(dǎo)體納米粒子，略微改變決定（AgIn）xZn(1-2x)S組成的x，即可使熒光顏色呈現(xiàn)豐富的變化。照射波長350nm的紫外光時，X＝0.2為綠色，X＝0.35為黃色，X＝0.4為橙色，X＝0.5為紅色，呈跳躍性變化。此次的研究成果，在確立可精密控制納米粒子直徑的半導(dǎo)體納米粒子合成法方面具有創(chuàng)新性。

　　目前已證實，向摻入不同直徑半導(dǎo)體納米粒子的透明樹脂照射紫外光，可發(fā)出綠色、黃色及紅色等熒光。即使摻入代表性透明樹脂聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）樹脂片材中仍確認(rèn)能夠發(fā)光。今后，將以開發(fā)發(fā)光元件等實用產(chǎn)品為目標(biāo)，繼續(xù)推進(jìn)研究。從事共同研究的合作企業(yè)愛德克表示，“設(shè)想用于防止假冒產(chǎn)品的防偽標(biāo)簽等各種用途”。（丸山正明＝日經(jīng)BP產(chǎn)學(xué)合作業(yè)務(wù)局）