東方見雲録

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2023.10.08

言葉の森：量子ドット

テーマ：百聞は一見に如かず。今日のデジカメ写真(7333)

カテゴリ：科学

© 毎日新聞提供

3人は、液晶テレビなどに使われるナノメートル（ナノは10億分の1）サイズの半導体粒子「量子ドット」を発見した。同アカデミーに「ナノテクノロジーの重要な種をまいた。量子ドットは人類に最大の利益をもたらしている」と評価された。

　エキモフ氏は1980年代初頭、塩化銅のナノ粒子がガラスの色を変化させることを発見。色の変化は、ナノ粒子の大きさによって異なることも実証した。

ブラス氏はこの数年後、液体内を浮遊するナノ粒子でも同じ現象が起こることを証明した。

バウェンディ氏は93年、量子ドットの合成方法を開発し、実用化への道を切り開いた。
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　量子ドットは大きさや粒子が持つエネルギーなどを精密に制御することにより、発光する色を変えられる。現在は量子ドットを使った発光ダイオード「QLED」を使ったコンピューターのモニターや、医療分野ではバイオマーカーなどに使われている。

　将来的には、粒子の小ささを生かして電子回路を折り曲げるなど、電子機器に柔軟性を持たせる「フレキシブルエレクトロニクス」や、薄型の太陽光電池などへの応用が期待されている。
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ナノスケールの虹が世界を変える　　こちら

「量子ドットはいいことずくめ」だが、1つだけ欠点がある。それは毒性だ。最も性能のよい量子ドットは、細胞毒性のあるカドミウムを含んでいるため、生物学分野での利用が制限されるだけでなく、家電などへの応用も困難なのだ。一部の国々では、家電にカドミウムを使用することを禁じているからである。この問題は、カドミウムを、毒性の低い亜鉛やインジウムに置き換えたり、カドミウムを含む量子ドットを生体適合性ポリマーで包んだりすることで、ある程度は克服できる。しかし、蛍光ガイド手術（例えば、ナノ粒子を注入して腫瘍を光らせ、外科医が全てを除去できるようにする）などの野心的な応用を探る研究者にとっては、その毒性はまだ問題だ。
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半導体量子ドット超格子における量子共鳴の次元制御　理化学研究所　　こちら

layer-by-layer法による量子共鳴の次元制御を表す概念図

左:低濃度の量子ドット溶液を基板上に浸漬させると、量子ドットがランダムに分散した試料（量子ドット孤立系）ができる。これを積層させると、積層方向にのみ量子共鳴が生じた試料（一次元系の量子共鳴）ができる。
右:高濃度の量子ドット溶液を基板上に浸漬させると、量子ドットが面内に密に配列した試料（二次元系の量子共鳴）ができる。これを積層させると、積層方向と面内方向に量子共鳴が生じた試料（三次元系の量子共鳴）ができる。
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ノーベル化学賞に「量子ドット」研究者。発見と実用化に貢献こちら

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