准教授
おだ まさる
幼少の頃から，夜空の星や街中のイルミネーションなどの美しい光に心を奪われることが多く，しだいに，このような美しい光が，どのような原理により生みだされるのかを知りたいと思うようになりました。そこで，大学では理学部物理学科の光物性研究室に所属し，様々な物質の発光の原理を学びました。その中で最も興味を持った物質が半導体ナノ結晶です。結晶の寸法が異なると，赤・橙・黄・緑・青など全く異なる発光色を示すことが特徴です（「実施中の研究概要」図(a)）。この彩り豊かな発色の原理を理解したいと思い，ナノ結晶の発光の研究を始めました。
ナノ材料の作製とその電子・光物性制御
～新規光機能性材料の開発に向けて～
総合理工（ナノ・マイクロ科学），数物系科学（物理学）
光機能性ナノ材料 半導体ナノ結晶（量子ドット・ロッド） 有機ナノ構造体 光物性物理 顕微・超高速分光
新規ナノ構造物質（半導体ナノ結晶，有機ナノ構造体など）の構造設計・作製と，ナノ構造物質において特有に現れる光物性の探索・制御に取り組んでいます。以下では，その一例としてコア・シェル型半導体ナノ結晶の研究を紹介いたします。その他の研究については当研究室のホームページをご覧頂けますと幸いです。
【０．コア・シェル型半導体ナノ結晶の特長】
数ナノメートル（nm）の寸法を持つ半導体コアを，1～2 nm厚の半導体シェルで覆ったコア・シェル型半導体ナノ結晶を研究対象としています。このナノ結晶は，コアの寸法に応じて発光色が変化すること（図(a)），および，シェルによる表面封止効果により，室温で50%を超える高い発光効率が得られることが特長です。現在，様々な省電力発光素子（ディスプレイ，LED等）への利用が期待されるとともに，高効率太陽電池の材料としても注目されているナノ構造物質です。
【１．ナノ結晶合成法の開発，ナノ結晶の高次構造の作製】
有機金属化合物の熱分解反応を利用したコロイド化学合成法による，半導体ナノ結晶の作製に取り組んでいます。ナノ結晶の原料には，高品位なナノ結晶（寸法が均一，高発光効率）の作製が可能なⅡ－Ⅵ族半導体，および，環境に優しく低価格なⅠ－Ⅲ－Ⅵ₂族半導体を用いています。当研究室では，ナノ結晶の寸法，形状，表面構造等を，原子層スケールで高精度に制御することが可能です。また最近では，合成したナノ結晶を用いた高次ナノ構造（ナノ結晶の1次元配列構造，ナノ結晶を用いた微小光共振器構造 等）の作製にも挑戦しています。
【２．ナノ構造光物性の探索・制御】
ナノ構造物質では，ナノという極微小な領域に閉じ込められた電子系の性質により，通常の寸法の物質とは異なった新規光物性が発現します。上記の項目０で述べた「コアの寸法に応じて発光色が変化すること（図(a)）」がその一例です。当研究室では，ナノ構造物質に特有な光物性の原因の理解と制御を目指し，自作のナノ構造物質を対象とした先端光学計測（顕微分光測定（図(b)），超高速時間分解測定 等）を実施しています。
【３．ナノ材料の新しい利用法の探索】
独自に開発したナノ構造物質の合成・計測技術（ナノ結晶の合成法，表面改質法，成膜法，各種物性の先端光学計測技術 等）を利用したナノ材料の新しい利用法・応用を探索しています。その一部は，企業との共同研究（以下「過去の共同研究、受託研究、産業界への技術移転などの実績」参照）や，他分野研究室との融合研究（ナノ結晶を利用した蛋白質分子の単分子実時間挙動解析）として実施してきました。共同研究・技術指導・相談 等を歓迎いたしますので，ご要望がありましたらお気軽にお尋ね下さい。
※図をクリックすると大きく表示されます。
①ナノ結晶による一次元配列構造の作製と光機能制御 （科研費基盤B '13-'15）
②ナノ結晶（量子ドット）を用いた生体内分子（DNA，蛋白質分子）の単分子挙動解析，及び，機能制御
③量子ドット太陽電池の開発
④新たなレーザー顕微観測システムの開発
【化学合成用装置】
○温度・ガス・圧力制御可能な化学合成システム
○グローブボックス
○ドラフトチャンバー
○遠心分離器
【光物性計測用装置】
○レーザー光源（フェムト秒光源，ピコ秒白色光源）
○顕微計測装置（走査型レーザー顕微鏡，倒立型光学顕微鏡，原子間力顕微鏡）
○分光計測装置（吸光・蛍光光度計，微弱光分光検出器）
○時間分解計測装置（ストリークカメラ，単一光子時間相関計測器）
○極低温計測用装置（クライオスタット）
【特許】 小田 勝 谷 俊朗：コア･シェル型量子ドットの配列構造及びこれを備えたポラリトン素子，出願国：日本，出願番号：2010-170383, 公開番号2012-32490
【企業との共同研究】 2010-12年 蛍光性半導体量子ドット素子の研究
【論文（2010年以降）】
1) T. Tani, M. Oda, D. Araki, T. Miyashita, K. Nakajima, M. Arita, and M. Yohda ：Single-molecule detection of chaperonin dynamics through polarization rotation modulation of CdSe QD luminescence imaging, J. lumin, 152 (2014年1月) pp. 88-92.
2) M. Oda, T. Miyaoka, S. Yamada, and T. Tani：Synthesis, characterization and its photoluminescence properties of group I-III-VI2 CuInS2 nanocrystals, Phys. Procedia, 29 (2012年6月) pp. 18-24.
3) Y. Obara, K. Saitoh, M. Oda, T. Tani：Room-temperature fluorescence lifetime of pseudoisocyanine (PIC) J excitons with various aggregate morphologies in relation to microcavity polariton formation, International Journal of Molecular Sciences, 13 (2012年5月), pp. 5851-5865.
4) Y. Obara, K. Saitoh, M. Oda, and T. Tani：Versatile implementation in angle-resolved optical microscopy: its application to local spectrometry of microcavities with PIC-J-aggregates, International Journal of Spectroscopy, 2011 (2011年8月), Article ID 523017_1-6.
5) 小原 祐樹, 斉藤 慶太, 小田 勝, 谷 俊朗：J 会合体微小共振器による共振器ポラリトンの形成とその光学特性，高分子論文集，68 (2011年3月)，pp. 97-114.
6) T. Tani, M. Oda, H. Sakai, D. Araki, Y. Itoh, A. Ohtaki, and M.Yohda：Single molecule FRET detection in CdSe-QD donor and Cy5-labeled molecular chaperone acceptor complex by imaging microscopy, Journal of Luminescence, 131 (2011年3月),pp. 519-522.
7) Y. Obara, K. Saitoh, M. Oda, and T. Tani：Anomalous reflection properties in high density limit fibril shaped PIC-J aggregates in microcavity structure，Physica Status Solidi, C8 (2011年2月)，pp. 595-597.
8) M. Oda, H. Kazita, Y. Obara, and T. Tani：Photoluminescence properties of CdSe/ZnS/TOPO nanocrystals in full- and half-microcavity structures，Physica Status Solidi，C8 (2011年2月), pp. 423-425.
9) M. Oda, Y. Obara, K. Saito, K. Higashi, and T. Tani： Fabrication, characterization and its local reflection properties of a metal-mirror microcavity with high concentrated PIC J-aggregates, Physics Procedia, 3 (2010年2月), pp. 1615-1620.
10) T. Tani, H. Sakai, E. Usukura, T. Suzuki and M. Oda：Single molecule and single quantum dot photodynamics by polarization-rotating modulation microscopy, Phys. Procedia, 3 (2010年2月), pp. 1607-1613.
