2015 Fiscal Year Annual Research Report
化学ドープ単層カーボンナノチューブの電子準位およびトリオン準位制御
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26620069
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
中嶋 直敏 九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80136530)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 単層カーボンナノチューブ / フォトルミネッセンス / ネルンスト解析 / ドープナノチューブ / その場分光電気化学手法 / 酸化還元電位 / フェルミ準位 / ナノチューブカイラリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単層カーボンナノチューブ(SWNT)は炭素のみで構成される1次元ナノマテリアルであり、近赤外領域に光吸収とフォトルミネッセンス（PL）を示す特徴を持つ。しかし、その量子収率が1%以下と極めて低いという問題を有する。しかしSWNTに”局所的”に化学修飾（約20 nmに1箇所の修飾）を行うとPL量子収率が飛躍的に増大する。局所化学修飾したSWNT（C-SWNT）は高効率な発光を発現させる重要なブレイクスルーと位置づけられるが、その現象について未解明な点が多い。本研究では、局所化学修飾がSWNTに与えている影響を分光電気化学的手法によりその電子。C-SWNTは量子収率の向上に加え、発光波長の長波長化が観測されることから、局所的に修飾されたサイトの電子状態（HOMO、LUMO）の変化が予想される。そのため、変化した電子状態を評価することで、C-SWNTにおける局所化学修飾による効果を検証できると考えた。
電子状態の評価法として、我々が開発したその場PL分光電気化学測定を用いた。これは電気化学的な酸化・還元によってSWNTのPLが消光される性質を利用して、Nernst式に基づき酸化電位(HOMO)と還元電位(LUMO)を決定する手法である。その結果、未修飾SWNTとC-SWNTでは、修飾の置換基で異なる電子状態が形成され、与える化学修飾の置換基を変えることでSWNTのHOMOの選択的シフトが起こることがわかった。
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