2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of photofunctionalized atomic layer materials by surface chemical functionalization for photoenergy conversion systems

Research Project

Project/Area Number	20H02567
Research Institution	University of Hyogo
Principal Investigator	梅山有和兵庫県立大学, 工学研究科, 教授 (30378806)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2023-03-31
Keywords	原子層材料 / 二硫化モリブデン / 二硫化タングステン / ピレン / CT発光 / 共有結合修飾 / 固相反応 / ボールミル
Outline of Annual Research Achievements	2022年度は、(i) ピレン修飾二硫化モリブデンの詳細な光ダイナミクス解明、(ii) アントラセン修飾二硫化モリブデンの合成と光物性解明、(iii) マレイミド誘導体との固相反応による二硫化タングステンの共有結合修飾、に取り組んだ。 (i) N-p-ベンジルスクシンイミドをリンカーとしてピレンとMoS2ナノシートを共有結合連結したPy-Bn-MoS2は、ピレンとMoS2ナノシートの間で形成された電荷移動（CT）励起状態からの発光を示し、トルエン中での発光量子収率は68％と極めて高かった。この結果は、有機化合物とMoS2を始めとした半導体原子層材料との間でCT発光が観察された初めての例であり、光機能化半導体原子層材料の光物性の学理構築に重要な知見を与えるものである。 (ii) MoS2ナノシートに対し、N-p-ベンジルスクシンイミドを介して、2位あるいは9位でアントラセンを共有結合連結した2-An-Bn-MoS2と9-An-Bn-MoS2を合成した。2-An-Bn-MoS2はCT励起状態からの発光を示したのに対し、9-An-Bn-MoS2ではアントラセンからMoS2ナノシートへのエネルギー移動もしくは電子移動が起こっていることが示唆された。2-An-Bn-MoS2ではアントラセン周りの立体障害が小さく、9-An-Bn-MoS2よりもアントラセンとMoS2ナノシートが近づきやすくなったことが、2-An-Bn-MoS2でのみCT発光が観察された原因と考えられる。 (iii) 遊星型ボールミル装置を用いてバルクWS2の剥離を行った後、さらにN-ベンジルマレイミドと剥離されたWS2との遊星型ボールミル装置を用いた固相反応により、N-ベンジルスクシンイミドが共有結合修飾されたH-Bn-WS2を合成した。これは、固相反応によりWS2ナノシートの共有結合修飾に成功した初めての例である。
Research Progress Status	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和4年度が最終年度であるため、記入しない。