2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of new near infrared photoluminescence properties of chemically-functionalized single-walled carbon nanotubes
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19H02557
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
白木 智丈 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10508089)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 近赤外発光 / 化学修飾 / 分子構造 / ドープ / 欠陥 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単層カーボンナノチューブ（SWNT）は、ナノ構造特性として位置づけられる励起子由来の近赤外発光を示す。本研究では、局所化学修飾という欠陥ドープ技術によって新たな発光を示すSWNT（lf-SWNT）において、化学修飾で導入した有機分子の電子・構造特性に基づく発光の波長域拡張や波長変換などの機能化の実現とそのメカニズム解明を行っている。
2020年度は、前年度に見出したlf-SWNTの発光に対する修飾分子の作用（修飾分子の電子的特性や双極子モーメント等）の知見をもとに、光応答性を示すフォトクロミック分子を修飾したlf-SWNTを設計し合成を行った。その結果、ナノチューブ上においてフォトクロミック分子の光異性化を誘起出来ることを明らかにし、光を外部刺激としてlf-SWNTの発光波長のスイッチングが行える系を開拓可能なことを示す結果が得られた。また、分子の立体構造に着目してナノチューブとの相互作用を従来系よりも向上させることを目的とした修飾分子を用いてlf-SWNTを合成したところ、分子の構造・形状の違いが発光特性を大きく変化させる要因になる挙動が観測された。近接二点での化学修飾を行う目的で開発しているビスアリールジアゾニウム塩誘導体においては、修飾点間の距離や位置を変化させる分子設計を新たに導入した修飾分子を合成した。それらを用いて調製した二点修飾型lf-SWNTの発光特性評価を行った結果、従来観測されていた分子構造の変化による波長変化挙動と比べてより大きな発光波長のシフトを誘導できうる知見を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究実績の概要に記載の通り、今回の新規修飾分子の合成を基にしたアプローチによって検証目的としていたlf-SWNTの発光波長変調とそのメカニズムに関する知見が得られてきている。2020年度は新型コロナウイルス感染拡大の影響により、計画していた実験の進捗にわずかな遅れが生じた。しかしながら、本研究における検討項目において一定の成果がそれぞれ得られたことから、研究プロジェクト全体の進捗に対する影響は大きくないと考えている。そのため、今後についても検討内容の大幅な変更は行わずに、当初の実験計画に従って研究を進めていく。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は現在の研究方針を継続し、実験計画に従って研究を遂行する。その中では、フォトクロミック分子を種々修飾させたlf-SWNTを用いて、発光波長の光スイッチングシステムの構築を検討する。また、昨年度開発した相互作用を向上させる修飾分子を用いたlf-SWNTについては、修飾分子の構造的因子と発光波長・発光効率との相関を検証し、さらなる高機能化を目指す。二点修飾型lf-SWNTにおいては修飾構造と波長変化の関係をより詳細に検証するとともに、新規発光の起源である励起子物性についても明らかにしていく。以上の知見を基にして、lf-SWNTの発光特性変調のための独自の新技術開発を行う。
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