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ヘテロ原子ドープグラフェンナノリボンの合成法の開発・物性測定

研究課題

研究課題/領域番号 13J11059
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 機能物質化学
研究機関京都大学

研究代表者

矢野 真葵  京都大学, エネルギー科学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードグラフェンナノリボン / ボトムアップ / 化学気相成長法 / 走査型電子顕微鏡 / 走査型トンネル顕微鏡
研究実績の概要

本研究課題は、グラフェンナノリボン(GNR)へのヘテロ原子導入によるp型、n型GNRのボトムアップ合成、および太陽電池としての応用を最終目的としている。本年度は硫黄ドープ窒素ドープGNR用モノマーを有機合成し、前駆体高分子の生成に成功した。また窒素ドープGNR用モノマーについても有機合成の検討を行った。
GNRは幅が数ナノメートル以下の縮環導電性高分子であり、その特異的な高移動度を示す性質により太陽電池やトランジスタなどの高性能デバイスへの応用が期待されている。さらにGNRにヘテロ原子を導入したヘテロドープGNRは、HOMO、LUMOの調節ができるため、p型半導体とn型半導体の作製が可能である。有用なn型有機半導体の材料はフラーレンに限られているのが現状であり、n型GNRは新たな高性能n型有機半導体材料として期待される。また、合成したn型GNRとp型GNRからなる高効率太陽電池への応用を目指した。
昨年度、新たに合成に成功したアセン軸を有するGNRはヘテロ原子を導入したヘテロ原子ドープGNRのモノマー構造にも応用することができる。末端にチオフェンを導入した硫黄ドープGNR用モノマー、ピリジンを導入した窒素ドープGNR用モノマーの合成および2zone RP-CVD によるGNR化を目指した。
アセン軸を有する基本骨格にチオフェンを導入した硫黄ドープGNR用モノマーを有機合成した。合成したモノマーを2zone RP-CVD法を用いてGNR化の条件検討を行い、前駆体高分子の生成をSTM(走査型電子顕微鏡)観察により確認した。GNR化についても、温度条件の検討により生成が見込まれる。
ピリジンを有する窒素ドープGNR用モノマーは、クロスカップリング反応の条件検討を多数試みたが、残念ながら成功しなかった。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件)

  • [雑誌論文] Width-Controlled Sub-Nanometer Graphene Nanoribbon Films Synthesized by Radical-Polymerized Chemical Vapor Deposition2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroshi Sakaguchi, Yoshiyasu Kawagoe, Yoshitaka Hirano, Taku Iruka, Maki Yano, and Takahiro Nakae
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 26 号: 24 ページ: 3134-3138

    • DOI

      10.1002/adma.201305034

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] しなやかな分子の自己組織化が駆動する新規アセン型GNRの表面合成2015

    • 著者名/発表者名
      中江隆博,、小島崇寛、 宋少堂、 矢野真葵、 坂口浩司
    • 学会等名
      分子アーキテクト二クス第6回研究会
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2015-10-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 新規アセン型GNRのボトムアップ表面合成2015

    • 著者名/発表者名
      小島 崇寛、中江 隆博、宋 少堂、矢野 真葵、坂口 浩司
    • 学会等名
      第26回基礎有機化学討論会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2015-09-24
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ボトムアップ表面合成したアームチェア型グラフェンナノリボンの薄膜物性2015

    • 著者名/発表者名
      小島 崇寛・中江 隆博・矢野 真葵・坂口 浩司
    • 学会等名
      電気化学会第82回大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 分子細線幅グラフェンナノリボンのボトムアップ合成と電気特性2014

    • 著者名/発表者名
      中江 隆博・射鹿 拓・矢野 真葵・小島 崇寛・坂口 浩司
    • 学会等名
      第5回分子アーキテクトニクス研究会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-11-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アームチェアー型Sub-1 nmグラフェンナノリボンの精密合成2014

    • 著者名/発表者名
      矢野 真葵・射鹿 拓・中江 隆博・小島 崇寛・坂口 浩司
    • 学会等名
      第5回分子アーキテクトニクス研究会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-11-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] アームチェアー型Sub-1 nmグラフェンナノリボンの精密合成2014

    • 著者名/発表者名
      矢野 真葵・射鹿 拓・中江 隆博・小島 崇寛・坂口 浩司
    • 学会等名
      第8回物性科学領域横断研究会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ラジカル重合型化学気相成長法によるアームチェア端をもつsub-1nmグラフェンナノリボンの表面合成2014

    • 著者名/発表者名
      中江 隆博, 矢野 真葵, 小島 崇寛, 坂口 浩司
    • 学会等名
      第47回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Synthesis of width-controlled sub-1nm graphenenanoribbons by radical polymerization-chemical vapor deposition2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Nakae, Maki Yano, Takahiro Kojima, Hiroshi Sakaguchi
    • 学会等名
      CURO-π
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2014-08-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 新規化学気相成長法によるsub-l nmグラフェンナノリボンの表面合成2014

    • 著者名/発表者名
      矢野真葵、平野 善崇、小島 崇寛、中江 隆博、坂口 浩司
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(発表確定)
    • 年月日
      2014-05-31
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 新規化学気相成長法による sub-1 nm グラフェンナノリボンの表面合成2014

    • 著者名/発表者名
      矢野 真葵・平野 善崇・小島 崇寛・中江 隆博・坂口 浩司
    • 学会等名
      第63回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2014-05-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ラジカル重合型化学気相成長法によるsub-1 nm幅グラフェンナノリボンの表面合成2014

    • 著者名/発表者名
      矢野 真葵、平野 善崇、小島 崇寛、中江 隆博、坂口 浩司
    • 学会等名
      日本化学会第94回春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-03-29
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

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