2020 Fiscal Year Research-status Report
Site-specific chemical adsorption on graphene nanoribbon toward active band-gap engineering
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19KK0136
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
猪瀬 朋子 京都大学, 高等研究院, 特定助教 (10772296)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小関 良卓 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80780634)
田中 啓文 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (90373191)
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| Project Period (FY) |
2019-10-07 – 2024-03-31
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| Keywords | グラフェンナノリボン / 探針増強ラマン散乱 / 化学的表面修飾 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンナノリボン (GNR) は、厚みが単原子層の黒鉛で、伝導率が銅の1000倍ほどの良伝導体である。GNRの実用化に向けては、その電子状態を再現よく精密に制御することが急務となっている。本研究では、化学的アンジップ法により得られた上質な単層GNRに、GNRの自由電子に対して量子閉じ込めを引き起こす低分子量分子を共有結合させることにより、GNRの精密な電子状態制御、特に半導体的性質を持たせるためのバンドギャップ制御を目指す。
2020年度は、化学的アンジップ法により得られたGNRそのものの探針増強ラマン散乱(TERS)測定を行い、化学的アンジップ法で得られるナノリボンの欠陥量について詳細を解析した。まず、化学的アンジップで得られたサンプルのAFM測定を行い、AFMで観察される試料の高さ情報を収集することで、アンジップ後に試料中に含まれる試料のほとんどがGNRであることを確認した。その上で、基板上に存在する複数のGNRのTERS測定を行い、得られたTERSスペクトルを解析したところ、D/Gバンド強度比および2D/Gバンド強度比に見られるリボンごとのばらつきが顕著であることから、リボンごとに含まれる欠陥量やカイラリティ(エッジタイプ)にはばらつきがあると現在予想している。
2020年度は、コロナウイルスの影響により海外渡航ができなかったため、ルーバン大学のSteven De Feyter教授とオンラインミーティングにより研究進捗状況を共有し、GNRの表面修飾に必要な反応条件等の詳細について引き続き検討していくことを確認した。また、分担者である東北大小関助教とグラフェンナノリボンエッジ構造解析を目的としたグラフェンナノリボンエッジへの蛍光色素導入方法についてオンラインミーティングを行った。現在、市販のグラフェンシートに蛍光色素を導入する条件検討を開始している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度は、グラフェンナノリボンそのもののTERS測定結果から、化学的アンジップで得られたグラフェンナノリボンに含まれる欠陥量やエッジ構造について詳細を解析した。その結果、含まれる欠陥量やエッジ構造にはばらつきがあることが予想された。今後、TEM測定等を行うことで、構造の詳細を明らかにする。
また、本年度はこれまでよりも安定したTERS測定を実現するため、これまで用いてきた銀ナノワイヤープローブ表面に金薄膜を被覆することを試み、これまでよりも安定して繰り返しTERSマッピング測定が可能な被覆条件を最適化した。また、分担者とグラフェンナノリボンエッジに蛍光分子を修飾するための反応条件検討を開始し、ルーバン大学のSteven De Feyter教授ともオンラインミーティングを通して実験進捗状況を共有するとともに分子修飾に必要な反応条件の検討を開始していることから、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度は、グラフェンナノリボンへの化学的表面修飾条件の検討を行う。この際、修飾する分子の濃度や表面修飾時間を変えることにより、ナノリボン表面およびエッジに選択的に分子を修飾可能な条件検討も行う。コロナウイルスの影響により、特に2021年度前半は代表者らのベルギールーバン大学への渡航が困難であると予想されることから、定期的にオンラインミーティングを開催することで進捗状況の把握と実験計画について確認するとともに、試料を送付する形で実験を継続する。
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| Causes of Carryover |
2020年度はコロナウイルスの影響により、当初予定していたルーバン大学への出張ができなかった。GNR表面上への分子修飾の実験は、ルーバン大学にて行う予定のため、この出張を2021年度へ延期したことから、次年度使用額が生じた。
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[Journal Article] Low-Cytotoxic Gold-Coated Silver Nanoflowers for Intracellular pH Sensing2020
Author(s)
Qiang Zhang, Han Wen, Kiri Watanabe, Ibuki Kotani, Monica Ricci, Beatrice Fortuni, Anh Thi Ngoc Dao, Akito Masuhara, Kenji Hirai, Hitoshi Kasai, Tomoko Inose, and Hiroshi Uji-i
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Journal Title
ACS Appl. Nano Mater
Volume: 3
Pages: 7643-7650
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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