Construction of methods for controlling near-infrared photoluminescence properties of carbon nanotubes

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H02735
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Nanomaterials chemistry
• Research Institution: Tokyo Gakugei University
• Principal Investigator: MAEDA Yutaka 東京学芸大学, 教育学部, 教授 (10345324)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: 単層カーボンナノチューブ / 化学修飾 / 近赤外発光

Outline of Final Research Achievements

In this project, we constructed methods to control the near-infrared photoluminescence properties of single-walled carbon nanotubes (SWNTs) by chemical functionalization. We have achieved the emergence of new PL peaks of (6,5) SWNTs adducts from 1100 nm to 1268 nm depending on the functionalization methods and the reagents used. By designing the reagents, the addition patterns of SWNTs can be controlled kinetically or thermodynamically, which is supported by the results of theoretical calculations. In addition, we achieved chiral separation and optical resolution of the SWNTs adducts.

Free Research Field

有機化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近赤外発光は、リアルタイムで深度の深いバイオイメージングや光通信技術への応用が期待されている。これまでにSWNTsを近赤外発光材料として用いた研究が進められてきたが、量子収率が低く、波長選択性に制限があった。本研究成果により、発光波長の選択性が広がり、また、量子収率が向上したことから、実用化研究においても有意な材料としての付加価値が高まった。さらに、SWNTsの付加様式を検証する方法として発光分析が有効であることを実証し、SWNTs付加体の高純度化を達成したことから、広く基礎研究や応用研究に貢献する成果である。