大阪大學研究生院工學研究系桑畑進教授、名古屋大學研究生院工學研究系鳥本司教授及日本愛德克（IDEC）的聯合研究小組，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性能的半導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，使納米粒子表面起氧化反應，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)現向碲化鎘（CdTe）半導體納米粒子照射紫外光，能夠精密控制納米粒子的直徑。設計了將350nm左右的紫外光以nm為單位，一點點地改變波長，以相應于波長的半導體禁帶寬度（價帯和導帯的帶隙寬度）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的程度時溶解會停止，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。

　　實現了“尺寸選擇性光蝕刻法”的碲化鎘半導體，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的RoHS法所禁止的物質。因此，桑畑教授的研究小組探尋不含鎘的半導體納米粒子，成功地使AgInZnS半導體納米粒子發(fā)出熒光。AgInZnS半導體的優(yōu)點是，在碲化鎘以外，實現了高達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）樹脂片材中仍確認能夠發(fā)光。今后，將以開發(fā)發(fā)光元件等實用產品為目標，繼續(xù)推進研究。從事共同研究的合作企業(yè)愛德克表示，“設想用于防止假冒產品的防偽標簽等各種用途”。（丸山正明＝日經BP產學合作業(yè)務局）