2015 Fiscal Year Annual Research Report
分子レベルでのグラフェンの電子構造の理解と新規物性の探索
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26288016
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
久保 孝史 大阪大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (60324745)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中野 雅由 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (80252568)
鎌田 賢司 国立研究開発法人産業技術総合研究所, その他部局等, 研究員 (90356816)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | グラフェン / エッジ状態 / ディラック点 / 芳香族化合物 / 三回対称 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンが持つ「エッジ状態」と「ディラック点」という２つの大きな電子的特徴を、化学合成したモデル分子を用いて分子レベルで理解し、その特徴的電子構造に由来する特異な電子物性を解明するのが本研究の目的である。エッジ状態の研究については、実際のグラフェンにより近いマルチスピン系のエッジ状態を発現する分子の合成を試みているが、ビスアンテンを出発物質としてそれをπ拡張する反応の検討に時間を要している。ビスアンテンのベイ領域へのＤｉｅｌｓ－Ａｌｄｅｒ反応には成功しているが、そこから新たなジグザグ端を形成させる反応がうまく進行していない。現在、コブ領域と呼ばれる部分の官能基化を検討中である。
一方、ディラック点の研究に関しては、三回対称性分子のπ拡張化（ペロピレン化）に成功した。すでに合成に成功しているフルオランテン型三回対称性分子よりもπ拡張化されているため、ハニカム二次元構造の形成がより容易になると予想される。ほかにも三回対称性分子のヘキサブロモ化に成功し、金属基板上での重合反応によるハニカム二次元構造体の構築を試みた。重合反応の結果、予想に反し三回対称性分子が基盤に垂直に立つような配向を取ったため、一次元鎖の形成に留まることが明らかとなった。今後の条件検討次第で、三回対称性分子を横向きにさせることもできると予想されることから、例えば基板金属の種類を変えるなどの工夫を行って、ハニカム二次元構造体の構築を目指す。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
エッジ状態の研究に関しては、いまだ標的化合物の合成法の確立が行えておらず、当初予定していたマルチスピン系の物性評価に研究を移行させることができていない。ビスアンテンのベイ領域へのＤｉｅｌｓ－Ａｌｄｅｒ反応には成功しているが、そこから新たなジグザグ端を形成させる反応がうまく進行していない。そこで、回避ルートを設定し、コブ領域にハロゲンを導入したのちにアリールメチルを導入することにしたが、ブロモ基の数と反応位置の制御にさらなる検討を要する状況である。
一方、ディラック点の研究については、出発物質となる三回対称性分子のπ拡張化に成功し、目標としているハニカム二次元集積体の構築の足がかりとなる結果が得られている。また、三回対称性分子のヘキサブロモ化にも成功し、金属基板上での重合反応によるハニカム二次元集積体の構築が可能な状況となっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
エッジ状態の研究に関しては、本年度も引き続き反応の検討を行う。合成法の開発に成功した場合は、大量合成に臨むとともに、系の大きさと不対電子の数の関係を、Ｘ線構造解析による分子構造の観点、および磁化率やESR測定による不対電子間相互作用の観点から明らかにし、マルチスピン系のエッジ状態がどの分子サイズから実際に発現するか、いかなる要因で発現しているかを実験的に解明する。
一方、ディラック点の研究については、昨年度に三回対称性分子のπ拡張に成功したことから、本年度はその化合物の化学酸化あるいは電解酸化を行い、単分子状態の電子構造を電子吸収スペクトル測定やＥＳＲ測定を行って解明する。また、一電子酸化状態の結晶化を試み、電気伝導度測定によりディラック点の有無を確認する。望む二次元集積構造が得られない場合は、対アニオンを変更したり、分子に適当な置換基を導入したりするなどの工夫を行い、望む集積体を得る努力を行う。
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Research Products
(16 results)
