2017 Fiscal Year Annual Research Report
Wide graphene nanobelts prodeced by on-surface interchain dehydrogenation reactions
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16K13608
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
坂口 浩司 京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (30211931)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | ナノ材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンナノリボン（GNR）は、炭素原子で構成された一次元ナノ炭素材料であり、高いキャリア移動度や強い機械強度などの優れた機能を有すると理論的に予測され、ポストシリコンとして期待されている。従来の形成手法は、二つに限られている。（1）グラフェンの気相エッチング（切削）による“トップダウン法”は、電子ビームの解像度で決まる数～数十ナノメートル幅のGNRが得られるが、それ以下の幅を持つGNRの合成が困難である。またエッジ構造が規定できず、且つ低収率である欠点を持つ。一方、（2）分子部品の組み立て反応により作成するボトムアップ法は、分子設計した低分子を原料とするためエッジ構造を正確に規定したGNRの作製が可能である利点を持つが、1 nm以下の幅を持つGNRしか得られていない。本研究では、従来行われてきたトップダウン法やボトムアップ法を用いるGNR合成の問題点を解決し、従来法では困難な幅１～10nmを持つ“炭素ベルト”を合成する新しい原理に基づく合成法の開発にチャレンジすることを目的とした。具体的には、ボトムアップ法で合成した短幅GNRを金属表面上に規則正しく自己組織化させ、ナノリボン間の脱水素縮環反応を行う“表面パズル化反応”を提案し、全く新しい原理に基づく１～10nm幅を持つ“炭素ベルト”表面合成法の実現を目指した。本研究では、我々が開発した２ゾーン化学気相成法を用いて、ジブロモターフェニルを気化させ２５０℃に加熱したAu(111)基板に噴霧し金属表面上での重合反応によりポリパラフェニレン高分子を成長させた。その後、温度を５００℃に上昇させ、Au(111)基板上に配列した高分子間での脱水素縮環反応を進行させ、幅が７nmの幅広GNRの合成に成功した。表面酸化シリコン基板上に転写したGNRは優れたON/OFF値を持つトランジスタ性能を示すことを明らかにした。
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