2023 Fiscal Year Annual Research Report
Optical properties control of advanced functional nanomaterials using spatially selective chemical reactions
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22K19013
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
井村 考平 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80342632)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Keywords | 空間選択的化学反応 / 機能性ナノ物質 / 強結合相互作用 / 光特性制御 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，電子線照射により機能性ナノ物質を空間選択的に調製し，さらに二次元化により新しい光機能の創成とその光特性制御を目指した。2023年は，電子線照射により生成する化合物の光特性評価と同定に取り組んだ。また，ピエゾステージを走査型電子顕微鏡に組み込み，空間選択的に化学反応を制御すること，これを二次元化することで特性制御に取り組んだ。
複数の多環芳香族炭化水素の固体結晶を反応前駆体にして電子線を照射後の試料に対し，レーザー脱離質量分析を行い，反応前駆体によらず多量体が生成することが明らかとなった。また，生成した試料の顕微吸収測定から，多量化後の試料は，単量体に比べて吸収帯が長波長側まで拡張すること，さらに，試料の発光測定をした結果，発光においてもピーク波長が長波長側にシフトすることが明らかとなった。これらの結果は，多量化によりπ共役系が拡張していることを示唆している。生成物を同定するために，赤外吸収，核磁気共鳴，ラマン分光計測に取り組んだ。前者2つの分光計測では，生成物を明確に同定するには至らなかったが，後者のラマン分光計測では，多量体に起因すると考えられるスペクトル分析が達成された。この結果は，多量体において，単量体の骨格構造を保持していることを示唆している。ピエゾステージを用いた二次元化では，概ね想定した通り空間選択的な反応制御が実現することが明らかとなった。反応後の試料の表面形態計測に取り組んだ結果，光反応部分が10数nm隆起することが明らかとなった。この表面形態変化を利用することで，構造共鳴を利用したより大きな光特性制御が実現する可能性があり，現在その制御と最適化に取り組んでいる。二次元構造の光学特性については，電磁気学計算による評価も有効であり，周期により光学特性が制御可能であることが明らかとなった。
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