セレン化カドミウム

セレン化カドミウム

名前
IUPAC名 セラニリデンカドミウム[2]
その他の名前 セレン化カドミウム(2+) [1] セレン化カドミウム(II) [1] 、カドミウムセライト
識別子
CAS番号	1306-24-7 はい
3Dモデル（JSmol）	インタラクティブ画像
チェビ	チェビ:50834 はい
ケムスパイダー	14101 はい
ECHA 情報カード	100.013.772
EC番号	215-148-3
グメリン参照	13656
メッシュ	カドミウム+セレン
パブケム CID	14784
RTECS番号	EV2300000
ユニ	A7F646JC5C はい
国連番号	2570
CompTox ダッシュボード ( EPA )	DTXSID1061651
InChI InChI=1S/Cd.Se はい キー: AQCDIIAORKRFCD-UHFFFAOYSA-N はい InChI=1/Cd.Se/rCdSe/c1-2 キー: AQCDIIAORKRFCD-BBSQRNTLAE
笑顔 [Se]=[Cd]
プロパティ
化学式	カドミウムセレン
モル質量	191.385 グラムモル−1
外観	黒くて半透明のアダマンティン結晶
臭い	無臭
密度	5.81 g cm −3 [3]
融点	1,240 °C (2,260 °F; 1,510 K) [3]
バンドギャップ	1.74 eV、六価クロムと閃亜鉛鉱の両方で[4]
屈折率( n D )	2.5
構造
結晶構造	ウルツ鉱
空間群	C 6v 4 - P 6 3 mc
座標幾何学	六角
危険
GHSラベル:
ピクトグラム
シグナルワード	危険
危険有害性情報	H301、H312、H331、H373、H410
注意事項	P261、P273、P280、P301+P310、P311、P501
NIOSH（米国健康暴露限界）：
PEL (許可)	[1910.1027] TWA 0.005 mg/m 3（Cdとして）[5]
REL (推奨)	カルシウム[5]
IDLH（差し迫った危険）	カルシウム [9 mg/m 3 (カドミウムとして)] [5]
関連化合物
その他の陰イオン	酸化カドミウム、 硫化カドミウム、 テルル化カドミウム
その他の陽イオン	セレン化亜鉛、 セレン化水銀(II)
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。 はい 確認する （何ですか  ？） はいいいえ インフォボックス参照

セレン化カドミウムは、化学式Cd Seの無機化合物です。黒から赤黒の固体で、n型のII-VI半導体に分類されます。顔料ですが、環境問題のため用途は減少しています。^[6]

CdSe には、ウルツ鉱型(六方晶)、閃亜鉛鉱型(立方晶)、岩塩型(立方晶)の 3 つの結晶構造が知られています。閃亜鉛鉱型 CdSe 構造は不安定で、適度な加熱によりウルツ鉱型に変化します。転移は約 130 °C で始まり、700 °C では 1 日以内に完了します。岩塩型構造は高圧下でのみ観察されます。^[7]

セレン化カドミウムの製造は2つの異なる方法で行われてきました。バルク結晶CdSeの製造は、高圧垂直ブリッジマン法または高圧垂直ゾーン溶融法によって行われます。^[8]

セレン化カドミウムはナノ粒子の形で製造されることもある。（説明についてはアプリケーションを参照）CdSeナノ粒子の製造にはいくつかの方法が開発されており、溶液中での沈殿防止法、構造化媒体での合成法、高温熱分解法、超音波化学法、放射線分解法などがその例である。^{[9] [10]}

溶液中での沈殿によるセレン化カドミウムの製造は、アルキルカドミウムとトリオクチルホスフィンセレン化物（TOPSe）の前駆体を制御された条件下で加熱された溶媒に導入することによって行われます。^[11]

Me ₂ Cd + TOPSe → CdSe + (副産物)

CdSeナノ粒子は、ZnSコーティングを施した2相材料の製造によって改質することができる。さらに、メルカプト酢酸などで表面を改質して溶解性を高めることもできる。 ^[12]

構造化環境での合成とは、液晶または界面活性剤溶液中でのセレン化カドミウムの生成を指します。溶液に界面活性剤を加えると、溶液の相変化が起こり、液晶性が生じることがよくあります。液晶は、溶液が長距離並進秩序を持つという点で固体結晶に似ています。この秩序の例には、溶液と界面活性剤が交互に重なった層状のシート、ミセル、または棒の六角形の配置などがあります。

高温熱分解合成は、通常、揮発性のカドミウムとセレンの前駆体の混合物を含むエアロゾルを使用して行われます。前駆体エアロゾルは、水素、窒素、アルゴンなどの不活性ガスとともに炉に運ばれます。炉内で前駆体が反応してCdSeといくつかの副産物が形成されます。^[9]

10 nm 未満のサイズのCdSe 由来のナノ粒子は、量子閉じ込めと呼ばれる特性を示します。量子閉じ込めは、物質内の電子が非常に小さな体積に閉じ込められたときに発生します。量子閉じ込めはサイズに依存し、CdSe ナノ粒子の特性はそのサイズに基づいて調整可能です。^{[13] CdSe ナノ粒子の 1 つのタイプは、CdSe}量子ドット です。このエネルギー状態の離散化により、量子ドットのサイズによって異なる電子遷移が発生します。大きな量子ドットは小さな量子ドットよりも電子状態が近くなります。つまり、電子を HOMO から LUMO に励起するために必要なエネルギーは、小さな量子ドットでの同じ電子遷移よりも低くなります。この量子閉じ込め効果は、直径が大きいナノ結晶の吸光度スペクトルの赤方偏移として観察できます。量子ドットの量子閉じ込め効果は、蛍光の断続性、つまり「点滅」を引き起こすこともあります。^[14]

^{CdSe量子ドットは、太陽電池、 [15]、}発光ダイオード、^[16]、生体蛍光タグなど、幅広い用途に使用されています。CdSeベースの材料は、バイオメディカルイメージングにも潜在的な用途があります。人間の組織は近赤外光を透過します。適切に調製されたCdSeナノ粒子を損傷した組織に注入することで、損傷した領域の組織を画像化できる可能性があります。^{[17] [18]}

CdSe量子ドットは通常、CdSeコアとリガンドシェルで構成されています。リガンドは、ナノ粒子の安定性と溶解性に重要な役割を果たします。合成中、リガンドは成長を安定させて、ナノ結晶の凝集と沈殿を防ぎます。これらのキャッピングリガンドは、表面の電子状態を不活性化することで、量子ドットの電子的および光学的特性にも影響を与えます。^[19] 表面リガンドの性質に依存する用途は、CdSe薄膜の合成です。^{[20] [21]}表面のリガンドの密度とリガンド鎖の長さは、ナノ結晶コア間の分離に影響し、それがスタッキングと導電性に影響します。構造のユニークな特性を調査し、合成の多様性を高めるための機能化をさらに進めるためにCdSe量子ドットの表面構造を理解するには、量子ドット表面のリガンド交換化学を厳密に記述する必要があります。

一般的に信じられているのは、CdSe ドットの合成に使用される一般的な前駆体から誘導される中性配位子であるトリオクチルホスフィン酸化物(TOPO) またはトリオクチルホスフィン (TOP) が CdSe 量子ドットの表面を覆っているというものです。しかし、最近の研究結果はこのモデルに異議を唱えています。NMR を使用すると、量子ドットは非化学量論的であることが示され、カドミウムとセレン化物の比率が 1 対 1 ではないことを意味します。CdSe ドットの表面には、カルボキシレート鎖などのアニオン種と結合できる過剰なカドミウム陽イオンがあります。^[22] TOPO または TOP がドットに結合している唯一の配位子である場合、CdSe 量子ドットは電荷が不均衡になります。

CdSe配位子シェルには、金属と共有結合を形成するX型配位子と、配位結合を形成するL型配位子の両方が含まれる場合があります。これらの配位子は他の配位子と交換できることが示されています。CdSeナノ結晶の表面化学の文脈で研究されているX型配位子の例には、硫化物とチオシアネートがあります。研究されているL型配位子の例には、アミンとホスフィンがあります（ref）。塩化物末端CdSeドット上でトリブチルホスフィン配位子が第一級アルキルアミン配位子に置き換えられる配位子交換反応が報告されています。^[23] 化学量論の変化は、プロトンおよびリンNMRを使用して監視されました。光ルミネセンス特性も配位子部分によって変化することが観察されました。アミン結合ドットは、ホスフィン結合ドットよりも光ルミネセンス量子収率が大幅に高かった。

CdSe材料は赤外線（IR）を透過し、フォトレジスターやIR光を利用する機器の窓に限定的に使用されています。この材料は発光性も高いです。^{[24] CdSeは}カドミウムオレンジ顔料 の成分です。CdSeは、太陽電池のn型半導体層としても機能します。^[25]

CdSeは自然界では非常に稀な鉱物カドモゼライトとして存在します。^{[26] [27]}

カドミウムは有毒な重金属であり、カドミウムおよびその化合物を取り扱う際には適切な予防措置を講じる必要があります。セレン化物は多量に摂取すると有毒です。セレン化カドミウムは人体に対する発がん性物質として知られており、飲み込んだり、粉塵を吸入したり、皮膚や目に触れた場合は医師の診察を受ける必要があります。^{[28] [29]}

• ウィキメディア・コモンズのセレン化カドミウムに関連するメディア
• 国家汚染物質目録 – カドミウムおよび化合物
• ナノテクノロジー構造 – 量子閉じ込め
• 薄膜トランジスタ(TFT)。DeBaets , J.; et al. (1990)。「高電圧多結晶 CdSe 薄膜トランジスタ」。IEEE Trans. Electron Devices . 37 (3): 636–639。Bibcode : 1990ITED ...37..636D。doi : 10.1109/16.47767。
• T Ohtsuka; J Kawamata; Z Zhu; T Yao (1994). 「窒素プラズマ源を用いた分子線エピタキシーによるp型CdSeの成長」.応用物理学論文集. 65 (4): 466.書誌コード:1994ApPhL..65..466O. doi :10.1063/1.112338.
• Ma, C; Ding, Y; Moore, D; Wang, X; Wang , Zl (2004 年 1 月)。 「単結晶 CdSe ナノソー」。アメリカ化学会誌。126 (3): 708–9。doi :10.1021/ja0395644。ISSN 0002-7863。PMID 14733532  。
• Califano, Marco; Zunger, Alex; Franceschetti, Alberto (2004). 「CdSe 量子ドットにおける逆オージェ散乱による直接キャリア増倍」.応用物理学論文集. 84 (13): 2409. Bibcode :2004ApPhL..84.2409C. doi :10.1063/1.1690104.
• Schaller, Richard D.; Petruska, Melissa A.; Klimov, Victor I. (2005). 「電子構造がキャリア増倍効率に与える影響: PbSe および CdSe ナノ結晶の比較研究」.応用物理学論文集. 87 (25): 253102. Bibcode :2005ApPhL..87y3102S. doi :10.1063/1.2142092.
• Hendry, E.; Koeberg, M; Wang, F; Zhang, H; De Mello Donegá, C; Vanmaekelbergh, D; Bonn, M (2006). 「CdSe 量子ドットにおける電子から正孔へのエネルギー移動の直接観察」(PDF) . Physical Review Letters . 96 (5): 057408. Bibcode :2006PhRvL..96e7408H. doi :10.1103/PhysRevLett.96.057408. hdl :1874/20119. PMID  16486988.*