Construction of near-infrared emitting carbon nanotube library by chemical functionalization and purification

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01759
• 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: Tokyo Gakugei University
• Principal Investigator: Maeda Yutaka 東京学芸大学, 連合学校教育学研究科, 教授 (10345324)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: カーボンナノチューブ / 近赤外発光 / 化学修飾 / カイラル指数 / ゲルクロマトグラフィ

Outline of Final Research Achievements

In this project, we developed a method to control photoluminescent properties of carbon nanotubes by chemical functionalization. This makes it possible to emerge new PL in a wide range of near infrared region that can be used in bioimaging and optical communications, depending on the methods of functionalization and type of addenda.
Furthermore, chiral separation of these functionalized carbon nanotubes revealed that the PL controlling by chemical functionalization is effective regardless of chiral index of carbon nanotubes. The selective use of functionalized carbon nanotubes with specific chiral indices allows selection of a wide range of excitation and emission wavelength. As a results, we achieved the goal of this project in constructing and highly purifying a near-infrared emitting carbon nanotube library.

Free Research Field

organic chemistry

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

今回開発した化学修飾法によって、市販されている(6,5) カーボンナノチューブ（SWCNT）から1000 nmから1320 nmの範囲で段階的かつ選択的に発光を発現させることに成功した。これにより、高深度・高輝度のバイオイメージングへの活用が期待される。世界に先駆けて、光通信で実装されている1300 nmの波長域で選択的に発光を発現できたことから、SWCNTのバンド構造を制御する方法を解明した学術的な意義に加えて、ナノ材料の実用面でも大きく資する研究成果となった。構造の異なるSWCNT付加体を分離することで、励起波長・発光波長の選択肢を拡張することができ、さまざまな用途への対応が可能となった。