2011 Fiscal Year Annual Research Report
Metal-Semiconductor転移によるカーボンナノチューブ電子構造制御
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10J02103
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
平兮 康彦 九州大学, 大学院・工学研究院, 特別研究員(DC1)
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| Keywords | カーボンナノチューブ / フォトルミネッセン / 分光電気化学 / Raman分光法 / 電子構造 / 電子状態 / 摂動 / ポリマー |
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| Research Abstract |
本研究では金属性から半導体性に転移されたSWNT単層カーボンナノチューブ(Single-Walled Carbon Nanotube: SWNT)の電子特性(電子構造、酸化還元電位、Fermi準位など)を定量的に評価することを目的としている。
まずDNAを用いて金属性SWNTの可溶化を行った。その後、DNA/金属性SWNT複合体が分散したフィルムをITO電極上に作製した。また参照としてDNAなしの金属性SWNTのフィルムを修飾したITO電極を作製した。これらの電極を作用極としてRaman分光電気化学測定を行った。DNAの有無でRamanスペクトルのG-bandの挙動が異なった。DNAなしの場合、G-bandの形状に変化があるものの、G-bandの強度に大きな変化は見られなかった。それに対し、DNAありの場合、G-bandの形状変化に加え、G-bandの著しい強度の増加が見られた。このG-bandの強度変化はDNA/金属性SWNT複合体を酸化した場合のみ確認された。このように電気化学的にドーピングを行った場合にRamanスペクトル強度が著しく増加する挙動は、これまでに報告されている挙動とは異なる。
続いて吸収スペクトルを用いた分光電気化学測定を行い、DNAの有無による挙動の違いを調べた。DNAなしの場合、吸収スペクトルに変化はほとんど見られなかった。しかし、DNAありの場合、酸化側のみで近赤外に新たな吸収が現れた。DNAが電気化学的に応答しない範囲で酸化側でのみこのような吸収スペクトル変化が確認されることは、酸化側でのみRamanスペクトルのG-bandの強度が増加することと関係していると考えられる。また、このようなスペクトル変化はポリイミドのような芳香族系ポリマーでは確認されなかったことから、DNA/金属性SWNT複合体特有の現象であると考えられる。
さらにDNA/金属性SWNT複合体を酸化した時のフォトルミネッセンス(Photoluminescence: PL)測定を行った。しかし、PLは観測されなかった。ITO電極とSWNTが接触しているためPLがクエンチされている可能性が考えられる。PLが観測されればSWNTの電子構造にギャップが生じたという直接的な証拠となる。今後、ランプ励起の測定ではなくレーザー励起でのPL測定や溶液中でのケミカルドーピングを行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Raman分光電気化学測定においてカーボンナノチューブのG-bandを用いたMetal-Semiconductor転移の定量的評価に一歩近づくことができたと考えられる。また、吸収スペクトルを用いた分光電気化学測定をとおしてMetal-Semiconductor転移後のカーボンナノチューブの電子構造に関する知見も集まりつつある。Meta-Semiconductor転移のメカニズム解明、転移後のカーボンナノチューブの特性の解明が可能であると考えられる。
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| Strategy for Future Research Activity |
DNA/金属性カーボンナノチューブ複合体を酸化した時のフォトルミネッセンス(Photoluminescence: PL)測定を行った。しかし、PLは観測されなかった。ITO電極とカーボンナノチューブが接触しているためPLがクエンチされていることや、一部のカーボンナノチューブについてのみMetal-Semiconductor移が起こっている可能性が考えられる。PLが観測されればSWNTの電子構造にギャップが生じたという直接的な証拠となる。今後、これらの問題点の対応策として、ランプ励起の測定ではなくレーザー励起でのPL測定や溶液中でのケミカルドーピングを行う予定である。
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