2020 Fiscal Year Annual Research Report
高次アセンの構造物性相関理解の深化と基板上ナノカーボン合成への展開
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20H02816
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
林 宏暢 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 助教 (00736936)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 表面合成 / グラフェンナノリボン / アセン / ナノカーボン / 光反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ベンゼン環が直線状に縮合された高次アセンは、高い電荷輸送特性や基底状態でのビラジカル性など興味深い物性を示すことに加え、基板上合成によるナノカーボン材料作製の前駆体として利用されている。したがって、高次アセンの構造・物性・反応性相関の本質的理解は、所望の物性を有するナノカーボン材料の革新的合成法開拓に結びつく。本研究では、革新的ナノカーボン合成の実現を目指し、次の目的に沿って研究を推進している。
１）高次アセンの構造・物性相関理解の深化
２）光反応を利用した基板上ナノカーボン合成の実現
３）制約の多い従来型の基板上合成手法からの脱却
これまで、主に１に関する研究を推進した。まず、ベンゼン環が７つ直線上に縮環した高次アセンであるヘプタセンに関して、光変換型ヘプタセン前駆体単結晶中へのレーザー照射により、結晶内部でヘプタセンへの変換反応を達成した。吸収スペクトルの経時変化を観測したところ、ヘプタセンの生成に由来する吸収ピークが照射時間の増加に伴い上昇していることから、生成したヘプタセンは単結晶内部で分解（酸化）していないことが示唆される結果となった。したがって、本手法は単結晶内部が外部環境から隔離された空間であることを示しており、不安定分子の精製・単離手法として本手法を適用できる可能性があることがわかった。また、ベンゼン環が９つ直線上に縮環した高次アセンであるノナセンの光変換反応（超高真空下）を、Au(111)基板上ではなくgraphene/Ru(1111)上で行うと効率良く変換反応が進行することを確認した。２に関しては、高次アセン前駆体への光照射によって興味深い現象が得られており、そのメカニズム解析を行なっている。３に関しては、ナノカーボン材料としてグラフェンナノリボン（GNR）に着目し、GNR作製に必要となるGNR前駆体ポリマーの合成を行なっている。
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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
（１）高次アセンの構造・物性相関理解の深化、（２）光反応を利用した基板上ナノカーボン合成の実現、（３）制約の多い従来型の基板上合成手法からの脱却、の３点に関して研究を推進中であるが、１に関して多くの成果を得ることができている。実際、すでに論文として１報を報告した。さらに、これまでの研究で得られた中間体から、系統的に窒素を導入した高次アセンを合成できることが明らかになり、これを展開するべく集中して実験を行なっている。２および３に関してもすでに研究に着手しており、予備的な実験データが得られつつあるため、概ね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
上記で示した１については、これまでの研究において合成ルートの検討は終了したと言って良い。従って令和３年度は、さらに合成を進めるだけでなく、合成した化合物の構造・物性相関の解明に焦点を当て研究を推進する。２に関しては、光照射による高次アセンの変換反応メカニズム解析に関して引き続き検討を行う。３に関しては、超高真空下という厳しい環境や昇華の必要性という、従来のon-surface合成で必須であった条件を取り払った簡便な表面合成手法の開発に取り組んでいる。その検討に必要な化合物（グラフェンナノリボン前駆体）の合成は完了しつつある。今後は、グラフェンナノリボン前駆体の縮環反応に関して、独自に考案した表面合成法の適用を推進する。
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