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環境親和的な量子ドットの大量精製技術を開発

韓国機械研チーム...量子ドット精製工程の自動化と大量化が可能


韓国の研究チームが量子ドットを大量に精製する技術を開発した。

韓国機械研究院(イム・ヨンテク院長)はナノ力学研究室のキム・ドクチョン博士研究チームが半導体やディスプレイに使われる量子ドットを環境親和的な方法で大量に精製する技術を開発したと3月1日に発表した。

量子ドットは直径2〜10ナノメートルほどの微細な半導体結晶。成分が同一でも大きさによって異なる色を帯びる特性があり量子ドットTVなどの精巧な色彩変化が必要なディスプレイに活用されている。また量子ドットは電気エネルギーを光エネルギーに、光エネルギーを電気エネルギーに変える光電特性もある。光を放つ素子や太陽電池など多様な分野に応用できるものと期待されている。

一般的に量子ドットの合成過程で反応が起きない物質が不純物として残ると、量子ドットの優れた光電特性がうまく発揮されない。こうした理由で量子ドット合成原液内の不純物を除去する精製工程が必ず必要となる。これまでは遠心分離器を利用して量子ドットを沈澱させたのち底に沈んでいる量子ドットを取り出す方法が取られた。しかしその過程で多量の有機溶媒が排出され環境汚染のおそれがあった。また作業工程が手作業であったため均一な品質の量子ドットを大量に確保するには限界があった。

研究チームは合成溶液の流れる管の中に表面積の広い多孔性電極の対を配置した。そして電圧をかけるとまるで磁石に鉄粉がつくように量子ドットが電極の表面に付着する。この際に管内に不必要な成分を除去する洗浄液と量子ドットを活用度に合うよう変える溶媒を管内に流すと必要とする状態で不純物が除去された量子ドットを得ることが可能になる。こうすれば純粋な量子ドットの回収率を90%まで上げることができる。

量子ドットを沈殿させ再び必要な形に分散させる過程を反復した既存の方法にくらべて溶媒を10%だけ使用しても必要とする結果を得られるので環境汚染を大幅に減らせる。連続的に量子ドットを生産できるため工程の自動化と大量化が可能。

キム・ドクチョン博士は「量子ドット関連の世界市場は急激に成長している。しかし量子ドットを活用するための努力に比べて精製工程を改善しようという努力が足りなかった点に着眼し新たな工程を考案した」と話している。

研究成果は『Scientific Reports』に2月27日付で掲載された。






[2017-03-03]

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