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ナノ蛍光体の開発と応用(普及版)

  • Development and Applications of Nanophosphors (Popular Edtion)
2007年刊「ナノ蛍光体の開発と応用」の普及版。ナノサイズでもすぐれた蛍光機能を有するナノ蛍光体の化学的合成法と評価技術、材料開発例を詳しく解説。バイオ蛍光プローブからエレクトロニクスとバイオの両分野にまたがる応用例まで収録しています。

商品コード: B1020

  • 監修: 磯部徹彦
  • 発行日: 2012年11月
  • 価格(税込): 4,752 円
  • 体裁: B5判、269ページ
  • ISBNコード: 978-4-7813-0597-4

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  • 蛍光体/蛍光プローブ/量子ドット/EL/医工連携/イメージング

刊行にあたって

 ナノテクノロジーの分野が重要視される中で、蛍光体の分野においてもナノサイズ化に関して大きな関心が寄せられるようになってきました。また、蛍光体を取り扱う学問分野としては、これまでは物性や応用の面から物理学や電気工学などの分野が中心となってきましたが、ナノサイズ化の作製技術や表面修飾技術としてコロイド化学的な手法が中心となり、化学の分野の研究者がナノ蛍光体の開発を推し進める原動力になっています。
 蛍光体の応用はディスプレイや照明などのエレクトロニクス分野が中心となり、展開されてきました。したがって、この分野の多くの方々がナノ蛍光体に対して大きな関心を寄せていることは確かです。しかし、米国ではナノ蛍光体は新しいバイオ分野への応用を切り開き、医工連携を通じたバイオ用蛍光プローブに関する研究が先導的に進められています。これは、ナノ蛍光体が従来の蛍光有機色素の問題点を解決できたためです。このため、本書でも応用面ではバイオ分野での状況をかなり取り上げています。
 本書では、まず序論で全体を概説し、第1章でナノ蛍光体の作り方、第2章でナノ蛍光体の特徴を知るためのキャラクタリゼーションの例、第3章で代表的なナノ蛍光体の材料別における研究実績、第4章でエレクトロニクスやバイオの分野における種々の角度からの応用例について取り上げました。ナノ蛍光体は現在も研究開発中のテーマであり、完成された学問分野が築かれたわけではありません。したがいまして、本書はあくまでも現状の一端を紹介したものに過ぎませんが、今後、ナノ蛍光体の研究がますます発展するために、本書が活用されることを期待しております。
(「はじめに」より抜粋)

2007年8月  磯部徹彦


<普及版の刊行にあたって>

 本書は2007年に『ナノ蛍光体の開発と応用』として刊行されました。普及版の刊行にあたり、内容は当時のままであり加筆・訂正などの手は加えておりませんので、ご了承ください。

2012年11月  シーエムシー出版 編集部

著者一覧

磯部徹彦   慶應義塾大学 理工学部 応用化学科 准教授
垣花眞人   東北大学 多元物質科学研究所 教授
金 大貴   大阪市立大学 工学部 応用物理学科 准教授
野瀬勝弘   大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻 日本学術振興会 特別研究員
小俣孝久   大阪大学 大学院工学研究科 マテリアル生産科学専攻 准教授
大原 智   東北大学 多元物質科学研究所 助教
名嘉 節   東北大学 多元物質科学研究所 准教授
阿尻雅文   東北大学 多元物質科学研究所 教授
細川三郎   京都大学大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 助教
井上正志   京都大学大学院 工学研究科 物質エネルギー化学専攻 教授
奥山喜久夫   広島大学 大学院工学研究科 教授
汪 偉寧   広島大学 大学院工学研究科 博士研究員
アグス・プルワント   広島大学 大学院工学研究科 博士課程後期
斎木敏治   慶應義塾大学 理工学部 電子工学科 准教授
豊田太郎   電気通信大学 電気通信学部 量子・物質工学科 教授
武貞正浩   慶應義塾大学 理工学部 応用化学科 博士課程
Hocine Sfihi   Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville deParis、Associate Professor
越田信義   東京農工大学 大学院ナノ未来科学研究拠点 教授
新生恭幸   同志社大学大学院 工学研究科 工業化学専攻 博士課程後期
森 康維   同志社大学 工学部 物質化学工学科 教授
粕谷 亮   慶應義塾大学 理工学研究科 後期博士課程
藤原 忍   慶應義塾大学 理工学部 応用化学科 准教授
今井宏明   慶應義塾大学 理工学部 教授
足立大輔   大阪大学 大学院基礎工学研究科
外山利彦   大阪大学 大学院基礎工学研究科 助教
三村秀典   静岡大学 電子工学研究所 教授、所長
伊藤茂生   双葉電子工業(株) 研究開発本部 技師長
伊東丈夫   東海大学 医学部 教育・研究支援センター 細胞科学部門
古性 均   筑波大学 数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻:日産化学工業(株) 物質科学研究所 合成研究部 主任研究員
長崎幸夫   筑波大学大学院 数理物質科学研究科 物性・分子工学専攻 教授
朝倉 亮   慶應義塾大学 理工学部 応用化学科
藤本啓二   慶應義塾大学 理工学部 応用化学科 准教授
大久保典雄   古河電気工業(株) 横浜研究所 ナノテクセンター マネージャー
町田雅之   (独)産業技術総合研究所 セルエンジニアリング研究部門 グループリーダー
神崎壽夫   日立マクセル(株) 開発本部 機能性材料グループ グループリーダー主任技師
森田将史   (独)科学技術振興機構 さきがけ;滋賀医科大学 MR医学総合研究センター 特任助教

目次

序論 ナノ蛍光体の基盤技術の構築と応用に向けて
1. ナノ蛍光体における表面修飾の役割
2. ナノ蛍光体の種類
3. ナノ蛍光体の合成法と評価
4. ナノ蛍光体の応用と展望

第1章 ナノ蛍光体の合成方法
1. ゾルゲル法(錯体重合法)
1.1 はじめに
1.2 錯体重合法
1.2.1 原理
1.2.2 錯体重合法によるYVO4:Eu3+蛍光体の合成
1.2.3 物質探索手段としての錯体重合法:パラレル合成
1.3 PVA法
1.3.1 原理
1.3.2 PVA法によるYNbO4:Eu3+蛍光体の合成
1.4 錯体均一沈殿法
1.4.1 原理
1.4.2 錯体均一沈殿法によるY2O2S:Eu3+の合成
1.5 おわりに
  
2. 逆ミセル法およびコロイド析出法―表面修飾とサイズチューニング―
2.1 はじめに
2.2 逆ミセル法
2.2.1 逆ミセル法による半導体ナノ粒子の作製
2.2.2 ナノ粒子のサイズ制御
2.2.3 表面修飾による発光特性の向上
2.2.4 発光中心をドープした&quot;ドープ型ナノ粒子&quot;の作製と発光特性
2.3 コロイド析出法
2.3.1 CdSナノ粒子の作製とサイズチューニング
2.3.2 CdSナノ粒子の表面修飾
2.3.3 ナノ粒子のフィルム分散と光学特性の温度依存性
2.4 おわりに

3. ホットソープ法
3.1 はじめに
3.2 ホットソープ法
3.3 キャッピング
3.4 ホットソープ法の最前線と今後の課題
3.5 おわりに

4. 超臨界水熱法
4.1 はじめに
4.2 超臨界水の物性と相挙動
4.3 高温高圧水中での化学平衡と酸化物の溶解度
4.4 急速昇温超臨界水熱合成装置
4.5 超臨界水熱合成法の特徴
4.6 超臨界水中でのナノ粒子生成機構
4.7 表面修飾ハイブリッドナノ粒子
4.8 おわりに

5. ソルボサーマル法
5.1 ソルボサーマル法
5.2 ソルボサーマル法による酸化物の合成
5.3 ソルボサーマル法による希土類アルミニウムガーネットの合成
5.4 ソルボサーマル法による複合酸化物の合成

6. スプレー熱分解法
6.1 はじめに
6.2 噴霧熱分解法による微粒子の合成
6.3 蛍光体ナノ粒子の合成
6.3.1 静電噴霧熱分解法(Electrospray Pyrolysis、ESP)
6.3.2 減圧噴霧熱分解法(Low-pressure Spray Pyrolysis、LPSP)
6.3.3 塩添加噴霧熱分解法(Salt-assisted Spray Pyrolysis、SASP)
6.3.4 高分子添加噴霧熱分解法(Polymer-assisted Spray Pyrolysis、PASP)
6.3.5 火炎噴霧熱分解法(Flame-assisted Spray Pyrolysis、FASP)
6.4 おわりに

第2章 ナノ蛍光体開発に有効なキャラクタリゼーション
1. 近接場光学顕微鏡による単一ナノ蛍光体分光
1.1 はじめに
1.2 単一粒子分光に必要な空間分解能
1.3 単一粒子観察の具体的な方法
1.4 近接場光学顕微鏡
1.5 近接場光学顕微鏡プローブ
1.6 単一量子ドット分光の具体例
1.7 量子ドットに閉じ込められた電子の波動関数を見る
1.8 おわりに

2. フォトアコースティクによる光吸収法

3. 電子スピン共鳴法による局所構造解析
3.1 ナノ蛍光体の開発における電子スピン共鳴法の有用性
3.2 電子スピン共鳴法
3.2.1 電子スピン共鳴
3.2.2 電子スピン共鳴から得られるパラメーター
3.3 電子スピン共鳴法によるナノ蛍光体の局所構造解析
3.3.1 ZnS:Mn2+ナノ蛍光体
3.3.2 ZnGa2O4:Mn2+ナノ蛍光体
3.4 今後の展開

4. Liquid and Solid State NMR of luminescent nanomaterials
4.1 Introduction
4.2 NMR of semiconductor nanocrystals
4.2.1 NMR of surface molecules
4.2.2 NMR of internal and surface
4.3 Conclusion

第3章 ナノ蛍光体の研究例
1. Siナノ蛍光体
1.1 はじめに
1.2 nc-Siの形成
1.3 可視発光の機構と基本特性
1.4 フォトニック応用
1.5 まとめ

2. ZnSナノ蛍光体
2.1 はじめに
2.2 逆ミセル反応場を用いた合成法
2.3 水相中で表面修飾剤を用いた合成法
2.4 粘土層間で作製されたZnSナノ粒子

3. YAG:Ceナノ蛍光体
3.1 はじめに
3.2 グリコサーマル法によるYAG:Ce3+ナノ粒子の低温液相合成
3.3 グリコサーマル法により得られたYAG:Ce3+ナノ蛍光体の特性評価
3.4 透明な色変換フィルムの特徴
3.5 まとめと課題

4. LaPO4:Lnナノ蛍光体
4.1 はじめに
4.2 液相合成を利用した方法
4.2.1 水熱合成法およびソルボサーマル法
4.2.2 配位分子を利用する合成法
4.2.3 その他
4.3 ナノ蛍光体に特有な蛍光特性
4.4 おわりに

5. ガラスに分散したナノ蛍光体
5.1 分散の意義
5.2 ナノ結晶分散ガラスの製造法
5.3 半導体ナノ結晶蛍光体分散ガラス
5.4 ゾル-ゲル法によるナノ蛍光体分散ガラス薄膜
5.5 物理的手法によるナノ蛍光体分散ガラス薄膜
5.6 おわりに

6. 色素ドープシリカナノ蛍光体
6.1 はじめに
6.2 シリカナノ蛍光体の種類
6.2.1 W/Oマイクロエマルション法によるシリカナノ粒子
6.2.2 ゾルゲル法によるシリカナノ粒子
6.2.3 メソポーラスシリカナノ粒子
6.3 おわりに

第4章 ナノ蛍光体の応用への展望
1. ナノ蛍光体のELデバイスへの応用

2. ナノビジョンデバイスへのナノ蛍光体の応用と展望
2.1 はじめに
2.2 GaNナノピラー蛍光体
2.3 TiO2:Eu3+微小球蛍光体
2.4 ZnO微小ピラミッド蛍光体およびZnO微小ディスク蛍光体
2.5 まとめ

3. カソードルミネッセンスで必要とされるナノ蛍光体
3.1 はじめに
3.2 ナノサイズ蛍光体の作製方法
3.3 ナノサイズ蛍光体への期待
3.4 逆ミセル法によるシリカ被覆ZnS:Mn2+/SiO2
3.4.1 ZnS:Mn2+/SiO2ナノ蛍光体の合成方法
3.4.2 ZnS:Mn2+/SiO2ナノクリスタル蛍光体の特性
3.4.3 SiO2被覆による発光強度増大
3.5 ZnGa2O4:Mn2+ナノクリスタル蛍光体
3.6 おわりに

4. 量子ドットを用いたナノ免疫電顕法
4.1 はじめに
4.2 量子ドットQuantum dot(Qdot)
4.2.1 蛍光とは
4.2.2 通常の蛍光色素の蛍光特性
4.2.3 量子ドット(quantum dot)
4.2.4 Qdot(quantum dot)の蛍光特性
4.3 Qdotの免疫組織化学への応用
4.3.1 ラット下垂体における成長ホルモン(Growth Hormone;GH)の局在
4.3.2 免疫電顕への応用例
4.4 Living Cell観察への応用
4.5 まとめ

5. 生体反応検出用蛍光プローブへの応用
5.1 はじめに
5.2 半導体ナノ粒子の合成
5.3 半導体ナノ粒子の安定分散
5.4 発光微粒子のバイオセンサーへの応用
5.5 まとめ

6. バイオラベル用蛍光プローブの作製と応用
6.1 はじめに
6.2 CdSe-ZnS量子ドット
6.2.1 CdSe-ZnS量子ドットの合成
6.2.2 CdSe-ZnS量子ドットの表面修飾
6.2.3 CdSe-ZnS量子ドットの毒性
6.3 その他の無機ナノ蛍光体
6.4 YAG:Ce3+ナノ蛍光体
6.5 まとめ

7. ポリマーと複合化したナノ蛍光体の作製と応用
7.1 はじめに
7.2 ZnS:Mn2+ナノ蛍光体とリポソームの複合化
7.3 ポリマーの交互吸着によるZnS:Mn2+ナノ蛍光体とリポソームの複合化
7.4 ナノ蛍光体とコア‐シェル型粒子の複合化
7.5 まとめ

8. フローサイトメーター用蛍光試薬
8.1 フローサイトメーターの概要
8.2 フローサイトメーター用蛍光試薬の種類と特徴
8.3 蛍光プローブ応用
8.3.1 半導体量子ドット
8.3.2 有機色素ドープシリカナノ蛍光体
8.4 蛍光ビーズアッセイ応用
8.5 おわりに
 
9. 近赤外蛍光ナノ粒子を利用した生体反応検出
9.1 はじめに
9.2 主な近赤外蛍光ナノ粒子
9.3 マーキング用蛍光ナノ粒子の利用
9.4 今後の展望

10. マルチモーダル生体分子・細胞イメージングへの応用
10.1 マルチモーダル生体イメージングとは
10.2 マルチモーダルプローブの開発―とくに光・磁場応答性について
10.3 まとめ
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