2020 Fiscal Year Annual Research Report
分子の物理・化学吸着による炭素表面での自在ナノ構造作成と機能開拓
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20H02553
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Meiji University |
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Principal Investigator |
田原 一邦 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (40432463)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
金子 弘昌 明治大学, 理工学部, 専任准教授 (00625171)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | 自己組織化 / 固液界面 / 物理吸着 / 化学吸着 / 炭素材料 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
炭素材料表面をナノレベルで自在修飾する方法の開発は、それら材料の電子状態や物理的性質の精密制御に重要である。分子による表面修飾法には、物理吸着法と化学吸着（共有結合形成）法がある。本課題では、設計した有機分子によりこの二つの修飾法を深化させ、融合させた独自のナノレベル修飾法を確立する。具体的には、溶媒とグラファイトやグラフェンとの界面において、物理吸着による数十nmの周期を持つ階層的な自己集合単分子膜の作成指針の確立と、自己集合単分子膜が示すキラリティーの高度制御とその利用を第一の目的とする。第二に、物理吸着による自己集合単分子膜を鋳型としたグラファイトやグラフェンへの化学吸着をナノレベルで制御する独自の修飾法を発展させる。最終的には新規修飾グラフェンによる電子デバイスへの応用を目指す。
1. 二次元分子集合体の高度構造制御と機能開拓 二等辺三角形のπ共役コアを持ち、長鎖アルキル基とヒドロキシ基の直交する官能基を持つ分子が、動的な立体配座選択により、階層的なヘキサゴナル構造を形成することを明らかにした。さらに、階層構造の構造周期を溶媒の極性の変調によりある程度制御することに成功した。
ホモキラルかつ立体的または極性相互作用によりゲスト認識する空孔の構築のため、不斉炭素中心にフェニル基を導入した分子を合成した。加えてピリジル基を持つ分子の合成を検討した。
2.炭素表面の共有結合形成を伴う周期的な化学修飾 新たな鋳型分子として、エーテル部位とアミド部位を併せ持つアルカン誘導体を合成を検討した。加えて、キラルな側鎖を持つDBA誘導体のホモキラルな空孔を鋳型として、グラファイトを修飾してホモキラルな炭素表面を作成することができた。
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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
本研究では二つの大きな目的のため、研究を進めている。
1. 二次元分子集合体の高度構造制御と機能開拓
上記のように、分子構造と溶媒極性の変調によって動的に分子の立体配座を制御して、階層的な分子集合体の構築に成功した点で順調に進展してると言える。
2.炭素表面の共有結合形成を伴う周期的な化学修飾
キラルな側鎖を持つDBA誘導体のホモキラルな空孔を鋳型として、グラファイトを修飾してホモキラルな炭素表面を作成することができた点から順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は計画に従いながら、これまで得た知見を今後の計画策定にも活用して進めていく。国内外の研究分担者、協力者とも十分に打ち合わせを続けて、効率的に研究を展開させる。
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