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縮環π拡張重合反応を用いたグラフェンナノリボンの精密化学合成と物性解明

Research Project

Project/Area Number 18J10996
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Organic chemistry
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

矢野 裕太  名古屋大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2018-04-25 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2019: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsグラフェンナノリボン / リビング重合 / 縮環π拡張反応 / 多環芳香族化合物 / PAH
Outline of Annual Research Achievements

グラフェンナノリボン(GNR)はグラフェンをナノメートルサイズに切り出した帯状物質であり、次世代電子デバイスへの応用が期待されている。これまでの研究からGNRの物性はGNRの幅や長さ、エッジ構造に大きく依存することが知られている。そのため、幅やエッジ構造・長さを精密に制御したGNRの合成法の確立が求められている。しかし、既存のGNR合成法は多段階合成であり、幅やエッジ構造の制御は可能だが、長さの制御は不可能であった。
これまでに本研究者が開発したAPEX重合反応は、GNRの幅・エッジ構造に加えて長さをも制御可能である。K領域のみを有するフェナントレンを開始剤、K領域をもたないナフトベンゾシロールをモノマーに用いると、モノマーが開始剤と反応するにともなって、伸長末端に新たなK領域が存在するオリゴマーが生成する。このモノマーはK領域をもたないため、モノマー同士は反応しない。本重合反応はリビング性を有しており、開始剤とモノマーの混合比を変えるだけで様々な長さのFjord型GNRを低分散かつ高収率で得ることができた。
そこで今年度は、異種モノマーを組み合わせることによって、異なる側鎖を有するブロックGNRや幅の異なるGNRのブロック共重合体の合成を行なった。側鎖にアルキル鎖の代わりにトリエチレングリコール鎖を用いた際や幅の広いモノマーを用いた際も問題なく重合反応が進行し、幅・エッジ構造・長さが制御されたGNRを一段階で合成することができた。また、異種モノマーを組み合わせることによって異種GNRのブロックであるGNRヘテロジャンクションの初の精密有機合成も可能にした。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (8 results)

All 2020 2019 2018

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Step-Growth Annulative π-Extension Polymerization for Synthesis of Cove-Type Graphene Nanoribbons2020

    • Author(s)
      Yuuta Yano, Feijiu Wang, Nobuhiko Mitoma, Yuhei Mitoma, Hideto Ito, Kenichiro Itami,
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 142 Pages: 1686-1686

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Living annulative π-extension polymerization for graphene nanoribbon synthesis2019

    • Author(s)
      Yano Yuuta、Mitoma Nobuhiko、Matsushima Kaho、Wang Feijiu、Matsui Keisuke、Takakura Akira、Miyauchi Yuhei、Ito Hideto、Itami Kenichiro
    • Journal Title

      Nature

      Volume: 571 Issue: 7765 Pages: 387-392

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1331-z

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Graphene Nanoribbon Dielectric Passivation Layers for Graphene Electronics2019

    • Author(s)
      Mitoma Nobuhiko、Yano Yuuta、Ito Hideto、Miyauchi Yuhei、Itami Kenichiro
    • Journal Title

      ACS Applied Nano Materials

      Volume: 2 Issue: 8 Pages: 4825-4831

    • DOI

      10.1021/acsanm.9b00767

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Quest for Structurally Uniform Graphene Nanoribbons: Synthesis, Properties, and Applications2019

    • Author(s)
      Yano Yuuta、Mitoma Nobuhiko、Ito Hideto、Itami Kenichiro
    • Journal Title

      The Journal of Organic Chemistry

      Volume: 85 Issue: 1 Pages: 4-33

    • DOI

      10.1021/acs.joc.9b02814

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Living Annulative π-Extension Polymerization for Graphene Nanoribbon Synthesis2019

    • Author(s)
      Yuuta Yano, Kaho Matsushima, Nobuhiko Mitoma, Feijiu Wang, Keisuke Matsui, Akira Takakura, Yuhei Miyauchi, Hideto Ito, Kenichiro Itami
    • Organizer
      18th International Symposium on Novel Aromatic Compounds (ISNA)
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Precise Synthesis of Graphene Nanoribbons by Living Annulative π-Extension Polymerization2018

    • Author(s)
      矢野裕太・Feijiu Wang・三苫伸彦・宮内雄平・伊藤英人・伊丹健一郎
    • Organizer
      Enabling Excellence Japanese-European Workshops
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] リビング縮環π拡張重合によるグラフェンナノリボンの合成2018

    • Author(s)
      矢野 裕太・松島 佳保・三苫 伸彦・Feiju Wang・宮内 雄平・伊藤 英人・伊丹 健一郎
    • Organizer
      第67回高分子討論会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ポリマー及びその製造法2018

    • Inventor(s)
      伊丹健一郎、伊藤英人、矢野裕太、宮内雄平、三苫伸彦
    • Industrial Property Rights Holder
      伊丹健一郎、伊藤英人、矢野裕太、宮内雄平、三苫伸彦
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2017-563871
    • Filing Date
      2018
    • Acquisition Date
      2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2018-05-01   Modified: 2024-03-26  

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