| Project/Area Number |
21K04840
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 28030:Nanomaterials-related
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
Mitoma Nobuhiko 国立研究開発法人理化学研究所, 創発物性科学研究センター, 研究員 (90768673)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | π共役系高分子 / 光陽極 / ソーラー水素 / ナノカーボン / 湾曲構造 |
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| Outline of Research at the Start |
近年、端部構造が原子レベルで精密制御された一次元物質であるグラフェンナノリボン(GNR)を有機合成により得ることができるようになったが、それらはいずれも嵩高い親溶媒性置換基を有しており、GNR本来の電子物性が覆い隠されてしまう問題を抱える。そこで本研究では湾曲構造を有し、それ自身が高い親溶媒性を有する七員環や八員環から成る芳香族化合物に着目する。これを一次元的に連ね、置換基を持たないπ共役系高分子である「ワープドナノリボン(WNR)」の合成を行う。WNRは高い溶解性のみならず、歪んだ構造に由来する固有の電気的・光学的性質を示すと期待され、破格の物性実現を目指す。
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| Outline of Final Research Achievements |
In this study, we have developed a new, metal-free photoanode material that can efficiently utilize energy of sunlight. A large photocurrent value exceeding 1 mA/cm^2 was achieved under simulated solar light. This large photocurrent value remained stable even after photoelectrolyzing water for a long time. The new metal-free photoanode material can be used in a wide range of electrolytes, including acids and bases.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
持続可能な社会の実現に向け、無尽蔵な太陽エネルギーとクリーンな水を用い、燃料となる水素を生成することは重要な課題である。これまでに金属酸化物を光触媒や光陽極として用い、水の光分解や光電解が行われてきたが、太陽光を効率できない/重金属イオンの溶出により水環境を汚染するなどの問題点があった。本研究では、重金属イオンを一切用いず、太陽光を効率的に利用可能な、全く新しい光陽極材料を開発した。
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