2020 Fiscal Year Annual Research Report
分子コンテナ法を利用した巨大ナノグラフェンの高機能化集積構造の構築と精密制御
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19H02560
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
吉本 惣一郎 熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 准教授 (30323067)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉沢 道人 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (70372399)
深港 豪 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80380583)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | ナノグラフェン / 分子コンテナ / 組織化 / 薄膜化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ひとつの分子に多くの機能を導入できるようになってきたが，分子の巨大化は溶解度の低下との戦いであり，表面科学的な観点から難溶な分子群の組織化・積層化は，分子物性を理解・発現する上で重要である。本研究では，水溶性のミセル型分子カプセルを利用した「分子コンテナ」法により種々の疎水性のパイ電子機能を有するナノグラフェンの配向制御とその選択的集積化による新奇な物性の精密な制御に取り組んでいる。
2020年度は2019年度に引き続き，サイズや形状の異なるナノグラフェンの合成に取り組み，特に窒素が導入されたナノグラフェンのデザインと合成に引き続きトライしたが，反応経路における収率の問題に直面しておりやや難航している。また，2019年度に合成されたC96やC150，C222の分子コンテナ中における（水中での）ラマン分光測定，さらには，グラファイト基板上での薄膜形成について検討をおこなった。原子間力顕微鏡（AFM）による水溶液中での観察では，ナノグラフェンの形状に応じて積層膜形成に相違が見られ，特にC96の薄膜化では，エピタキシャルな薄膜形成が観察された。また，真空加熱装置を用いて金基板上でナノグラフェン前駆体の分子内脱水素反応反応が進行する条件等を探索した。さらに，電気化学走査型トンネル顕微鏡（EC-STM）により電気化学界面を利用したAu(111)表面上でのトライアングル型のC150のナノスケール可視化に成功した。
2019年度末から新型コロナ感染症により学会がオンライン化されたが，国際会議，国内のオンライン学会計３件の発表を行った。また，本研究の相補的な成果として，複雑な三核金属錯体の組織化とイオン液体電気化学に関する論文発表を２件行った。なお，前者の論文は Bull. Chem.Soc.Jpn.のselected paperに選出され，インサイドカバーが掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
年度途中に原子間力顕微鏡の装置の一部に故障が判明し，新型コロナ感染症の影響もあり修理に時間を要した。また，2020年度は新型コロナ感染症の影響で特に学内外での学生の活動時間等に制約があったため，進捗スピードのダウンは否めない。
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| Strategy for Future Research Activity |
窒素が含有されたナノグラフェンの合成は，反応経路における収率の問題に直面しておりやや難航しているが，更なる反応経路見直しと最終デザイン修正を含め，実現を目指す。
金属錯体であるポルフィリンやフタロシアニンについても検討を始めており，特に電気化学的な酸素還元活性の発現など，金属の種類を選択することで電極触媒としての可能性も模索する。
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