Development of new near infrared photoluminescence properties of chemically-functionalized single-walled carbon nanotubes

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02557
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: Shiraki Tomohiro 九州大学, 工学研究院, 准教授 (10508089)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 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 / 励起子 / フォトクロミック / ソルバトクロミズム

Outline of Final Research Achievements

Single-walled carbon nanotubes (SWNTs) are one-dimensional nanomaterials composed of only carbon atoms. Recent studies have revealed that the chemical functionalization of SWNTs produces bright photoluminescence (PL) in near-infrared (NIR) regions (> 1000 nm). This study develops new chemical modifier molecules to enhance the SWNT PL functions. The findings include a photoswitching function of the NIR PL wavelength by introducing a photochromic-dye molecule structure and an NIR PL solvatochromic function modulated by differences in the modified chemical structures for the functionalized SWNTs.

Free Research Field

ナノカーボン化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回開発した化学修飾単層カーボンナノチューブが示す近赤外発光は1000 nm以上の波長域に現れることから、高深度・高解像度バイオイメージング技術や光通信技術への応用が期待される。そのため、本研究で見出した知見は、修飾分子の設計に基づいて単層カーボンナノチューブの近赤外発光特性を多様に変調・機能化できるという学術的に新規な発見に留まらず、上述の先端光応用分野ならびにその産業利用に貢献する新たなナノ材料をもたらす成果となる。