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量子ドット




量子ドットバーコード:紫外線によって光る量子ドットを組み合わせて識別パターンをつくり、「ナノクリスタル」をつくります。これは生物の中でタンパク質や遺伝子の追跡などに利用することができます。

 量子ドットとは、数百から数千個程度の金属原子が集まったものです。この量子ドットは、金属結晶をつくるバルク(bulk)な金属と原子との中間に位置し、どちらともずいぶん違った性質をもちます。

 例えばシリコンのように紫外線を当てても光りにくい元素でも光るため、光スイッチやシリコンレーザーへの応用が期待されています。これの実現がシリコンチップ分野にもたらす影響はそうとうのものです。

 また、量子ドット1つで量子的な情報を扱うユニットとして使えるので、量子ドットメモリ、量子コンピュータなどの量子情報暗号通信分野への応用も期待されています。

 また他の応用例としては、左図のようにいくつもの量子ドットを組み合わせて識別パターンをつくることで、生体内でタンパク質や遺伝子にくっつけて、追跡用のバーコードとして利用することが出来ます。一般に溶液中で不安定な量子ドットを無機金属と有機物層で包むことで可能になりました。

 これまでは、同位体(アイソトープ)や蛍光性タンパク質(GFPなど)が利用されてきましたが、量子ドットのほうが明るく耐久性があるために、利用が大いに期待されています。

 このように量子ドットは、コンピュータ関連からバイオテクノロジーまで、ナノ素材としてブレイク寸前にあります。また、量子ドットは最も早くにナノテクノロジーとバイオテクノロジーが融合した分野だと言えるでしょう。


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■量子ドットレーザー、量子ドットメモリなど情報通信への応用

光とシリコンの出来ちゃった結婚とその解決
 処理速度の速いネットワークをつくるには、どうしても光統一ネットワークをつくる必要があります。ところが、シリコンにはLEDやレーザーなどの光スイッチに向いた素材だとはいえません。ところが、バルクな金属がだめでも、量子ドットとしてシリコンを利用するとシリコンLEDやシリコンレーザーの実現が可能になります。

桝本単一量子点プロジェクト成果集 - 科学技術振興事業団
 量子ドットについての基礎研究の成果が幅広く詳細に収録されている

NTT Basic Research Laboratory
 量子ドットほか、量子光学を利用した情報通信の研究など。

ナノテクノロジ - 富士通
 富士通の企業マガジンから。量子ドットメモリの研究紹介ほか、ナノテクノロジーについて。pdf形式。

Silicon lasers start to take shape - PhysicsWeb(英語)[selected article]
 量子ドットを使ったシリコンレーザーの開発について。

Nanowires grown from quantum dot seeds - EETimes(英語)[selected article]



■生体内での識別バーコードへの応用

Quantum Dot Com - TechnologyReview(英語) [selected article]
 細胞内で「バーコード」としてはたらく量子ドットの可能性について。ビジネスとしての量子ドットコムブームなど。

Quantum Dot Corporation(英語)
 識別バーコードとして量子ドットの研究開発をしている企業。このサイトの"Technology"のページにはこの技術の詳しい紹介がある。

The Bawendi Group Homepage - マサチューセッツ工科大(英語)

Alivisatos Group - バークレー大(英語)


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