2017 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of asymmetrically edge-functionalized graphene nanoribbons
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16K17893
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中江 隆博 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (20505995)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | グラフェンナノリボン / 多環式芳香族炭化水素 / 表面重合 / キラリティー / 分子ひずみ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンナノリボンは，“有限幅を持つグラフェン”すなわち一次元量子構造であり、分子幅やエッジ構造に依存した優れた半導体的性質を持つことが理論的に予測され、高性能デバイスとして期待される新物質である．理論的・実験的側面からシリコンを凌駕する電気特性を示すことが注目されている次世代の半導体材料である．均質な材料を量産し理論予測された細線幅・エッジ構造に依存した物性を実験的に明らかにするためにはボトムアップ的合成による精密合成と物性評価が不可欠である．
我々が開発した２ゾーン型化学気相成長法を用いることで，原料分子の熱的活性化と表面重合を独立温度制御することにより，分子設計した原料分子からグラフェンナノリボンを高効率で表面合成し，未知の物性を明らかにすることができた．
本提案では、従来困難であった非対称構造を有するジグザグエッジ型などの新しい構造を持つGNRの合成を目指す．今年度は種々の原料分子を設計・合成し，表面重合で得られる重合生成物の構造解析を中心に検討を行った．我々が分子設計したZ型前駆体分子を用いると、表面分子変形、ホモキラル重合、高効率分子内縮環反応が表面上を起こり、非常に高い効率でアセン型グラフェンナノリボンを表面合成することが明らかになった．一方で原料分子の構造を変化させると，得られる表面重合高分子超構造へ影響を及ぼすことが明らかとなった．
上記の成果から，非対称グラフェンナノリボンの合成に関して，表面重合の際にエッジ非対称性を発現する分子構造設計に加え，表面重合の際にグラフェンナノリボンへ効果的に変換しうる分子構造設計が重要であるという知見を得ることができた.
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