2022 Fiscal Year Annual Research Report
重い14族元素を含んだ炭素ナノ構造体のボトムアップ表面合成の実現
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21K18885
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
川井 茂樹 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (30716395)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 有機ケイ素ナノ材料 / 表面化学 / COF / グラフェンナノリボン / 走査型プローブ顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、金属表面上で有機化合物を前駆体とした1次元・2次元炭素薄膜のボトムアップ合成や、最先端の走査型プローブ顕微鏡を用いた構造や電子状態の解析に関する研究が急速に進展している。一方で、グラフェンの創出に触発され実現したシリセンなどの2次元薄膜のように、シリコンを導入した炭素ナノ構造体のボトムアップ合成は報告されていなかった。
そこで、本挑戦的研究（萌芽）では、重い14族元素であるシリコンなどを導入した炭素ナノ薄膜を表面化学反応で合成する手法の開発を目的とした。従来の表面反応の延長では、シリコン原子を導入した前駆体分子が必要である。一方で、そのような化合物は一般的に反応性が高く、取り扱うことが困難である。そこで、骨格となる分子とシリコン原子を表面上でリンクさせる表面化学反応を本研究で見出した。具体的には、予めシリコン原子を金基板表面に蒸着し、更に、臭素原子を導入したトリフェニレンやピレンを蒸着させた。300度程度に加熱させることで、シリコン原子と分子が反応し、シリコン原子が2つ入ったベンゼン環であるジシラベンゼンをリンカーとしたに共有結合性有機構造体（COF）やグラフェンナノリボンの合成に成功した。また、さらに、高温に加熱することで、6員環から5員環へ構造変化することも発見した。本研究成果は、Nature Chemistry誌に報告し、また、所属機関のプレスリリースを行った。
表面でのケイ素化学反応は一般性があることも見出し、他の前駆体を用いることで8員環の合成にも成功している。
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[Presentation] On-Surface Synthesis of Porphyrin-Complex Multi-Block Co-Oligomers by Defluorinative Coupling2022
Author(s)
S. Kawai, A. Ishikawa, S. Ishida, T. Yamakado, Y. Ma, K. Sun, Y. Tateyama, R. Pawlak, E. Meyer, S. Saito, A. Osuka
Organizer
The 22nd International Vacuum Congress IVC-22
Int'l Joint Research
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[Presentation] Silylene-Tethered Sonogashira Cross-Coupling on Ag(111).2022
Author(s)
SUN, Kewei, SAGISAKA, Keisuke, Lifen Peng, Hikaru Watanabe, Feng Xu, Remy Pawlak, Ernst Meyer, Yasuhiro Okuda, Akihiro Orita, KAWAI, Shigeki.
Organizer
The 22nd International Vacuum Congress IVC-22
Int'l Joint Research
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