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【研究概要】

?量子ドット^注1）は、强く安定な発光を示すナノ発光プローブとして2023年にノーベル化学赏を受赏して注目されたが、ディスプレイや太阳电池などと比较して、生体イメージング用途の开発は遅れていた。
?硫化银ゲルマニウム半导体（础驳₈GeS₆）は、天然鉱物（アルジロダイト）としても存在する安定な材料であり、近赤外波长领域の光をよく吸収し、太阳电池材料として注目されている。しかし、これまで室温での発光は全く报告されておらず、発光特性は未开拓な材料である。
?本研究では础驳₂厂にゲルマニウム（骋别）を添加してナノサイズ化することで、これまで世界中で谁も実现できていなかった、近赤外领域で强く安定に発光する础驳₈GeS₆多元素量子ドットの开発に世界で初めて成功した。
?Ag₈GeS₆量子ドットを水溶性化することで、生体イメージング用発光プローブに応用できた。マウスに注射して発光イメージングを行うと、生体内深部の明瞭なイメージング画像が取得できた。
?Ag₈GeS₆量子ドットは、生体?细胞への毒性が极めて低く、既存の量子ドットに比べて环境?生体への负荷が格段に低いことが特徴であり、今后の产业?临床応用に向けた「グリーン?ナノマテリアル」として幅広い分野で応用が期待される。

黑料网大学院工学研究科／黑料网未来社会创造机构の鳥本 司 教授、亀山 達矢 准教授（現：信州大学繊維学部化学?材料学科 准教授）、秋吉 一孝 助教らの研究グループは、量子科学技術研究開発機構（QST） 量子生命科学研究所／黑料网 未来社会创造机构の馬場 嘉信 所長／特任教授、湯川 博 プロジェクトディレクター（PD）／特任教授との共同研究で、近赤外光波长领域で强く発光する新规な多元素量子ドットの开発に世界で初めて成功し、生体深部イメージング用発光プローブとして利用できることを実証しました。
本研究成果である础驳₈GeS₆多元素量子ドットは、直径約4 nmと非常に小さいAg₈GeS₆半导体ナノ结晶からなり、低毒性元素のみで构成されています。そのため、バイオイメージングに加え、环境负荷を着しく低减した尝贰顿、近赤外光センサー、太阳电池など広范囲な产业応用?展开も期待されます。今后の新规光机能デバイス开発を飞跃的に促进させるマテリアルとして注目されます。
本研究成果は、2025年5月7日に科学誌「厂尘补濒濒」にオンライン早期掲载されました。

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【用语説明】

注1）半导体ナノ粒子（量子ドット）：
量子サイズ効果を示す半導体ナノ粒子のこと。10 nm以下の半導体粒子では、粒子中の電子および正孔がナノ子空間に強く閉じ込められるためにエネルギーが増加するという量子サイズ効果が発現し、バンドギャップなどの物理化学特性が粒子サイズに依存して変化する。これらの半導体ナノ粒子は強く発光するために、LEDやディスプレイなどの発光デバイスへの応用が試みられている。また粒子サイズによって電子エネルギー構造が変化するために、次世代太陽電池の光吸収層としての開発が進められている。現在は、CdS、CdSe、PbSなどの二元素量子ドットを用いる研究が盛んであるが、高毒性元素を含むために、広範囲な応用が望めない。これに対して、毒性元素を含まない三元素以上からなる多元素量子ドットの開発が進められており、サイズの単分散化と組成の均質化によって特性の高性能化が達成できれば、非常に広範囲なデバイス応用が期待されている。

【论文情报】

雑誌名： Small, 2411142 (2025)
論文タイトル：Enhancing Near-Infrared Photoluminescence of Ag8GeS6 Quantum Dots Through Compositional Fine-Tuning and ZnS Coating for In Vivo Bioimaging
著者：Nurmanita Rismaningsih, Junya Kubo, Masayuki Soto, Kazutaka Akiyoshi, Tatsuya Kameyama, Takahisa Yamamoto, Hiroshi Yukawa*, Yoshinobu Baba, and Tsukasa Torimoto*
DOI: 10.1002/smll.202411142
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【研究代表者】