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キラル化学と表面科学の融合による強磁性グラフェンナノリボンの創成

研究課題

研究課題/領域番号 18K19002
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

坂口 浩司  京都大学, エネルギー理工学研究所, 教授 (30211931)

研究期間 (年度) 2018-06-29 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2018年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワードナノ材料 / 表面科学 / キラル科学
研究成果の概要

片側エッジのみにジグザグ構造を持つGNRの表面合成を目指して、非対称のZ型ポリフェニレン前駆体を設計し有機合成した。この前駆体を用いて二ゾーン化学気相成長を行いAu(111)基板上にGNR形成を試みた。走査型トンネル顕微鏡で表面観察すると、数十ナノメートルの大きさを持つ二次元状構造体が観測された。この構造は、期待する一次元GNRの形状であるワイヤー上の構造ではないことが判明した。この理由は、官能基が400℃の温度で分解し、活性構造となりGNR分子間同士が縮環した二次元構造が生成したものと考えられる。官能基の分解を起こさない低温での脱水素縮環反応を開発することにより、目的が達成されると思われる。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の対称型ジグザグエッジGNRで予測される鎖内エッジ間でのスピンの相殺の問題を克服するため、片側エッジのみにジグザグ構造を持つ新しい非対称型GNR構造を提案した。この構造を実現するために、非対称Z型前駆体分子を設計し、我々が世界に先駆けて見出した“生物模倣触媒作用” (H. Sakaguchi, et al., Nat. Chem., 9, 57 2017)を利用した、強磁性を有する非対称型ジグザグエッジGNRの提案を行った。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (18件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件、 招待講演 7件)

  • [雑誌論文] Fabrication and photocatalytic behavior of titanium oxide-gold nanoparticles composite ultrathin films prepared using surface sol-gel process2020

    • 著者名/発表者名
      S. Mitsukawa, T. Akiyama, M. Hinoue, K. Shima, T. Takishita, S. Higashida, N. Koyama, K. Sugawa, M. Ogawa, H. Sakaguchi, T. Oku
    • 雑誌名

      Journal of Sol-Gel Science and Technology

      巻: 93(3) 号: 3 ページ: 563-569

    • DOI

      10.1007/s10971-019-05214-w

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 生物模倣型触媒作用を用いるグラフェンナノリボンの表面合成2019

    • 著者名/発表者名
      小島崇寛,Xu Zhen,坂口浩司
    • 雑誌名

      有機合成化学協会誌

      巻: 77 号: 6 ページ: 576-583

    • DOI

      10.5059/yukigoseikyokaishi.77.576

    • NAID

      130007662283

    • ISSN
      0037-9980, 1883-6526
    • 年月日
      2019-06-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Bottom‐Up On‐Surface Synthesis of Two‐Dimensional Graphene Nanoribbon Networks and Their Thermoelectric Properties2019

    • 著者名/発表者名
      T. Kojima, T. Nakae, Z. Xu, C. Saravanan, K. Watanabe, Y. Nakamura, H. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Chemistry - An Asian Journal

      巻: 14(22) 号: 23 ページ: 4400-4407

    • DOI

      10.1002/asia.201901328

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of silver nanoplate on singlet exciton fission in rubrene polymer-composite films2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yonemura, D. Aira, N. Asakura, K. Ezoe, H. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SD ページ: SDDB03-SDDB03

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab51cc

    • NAID

      210000157451

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synergetic effect of silver nanoplate and magnetic field on photon upconversion based on sensitized triplet-triplet annihilation in polymer system2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Noda, F. Shibata, S. Fukuda, G.S. Y. Lee, H. Sakaguchi, H. Yonemura
    • 雑誌名

      Japanese Journal of Applied Physics

      巻: 59 号: SD ページ: SDDB04-SDDB04

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab515b

    • NAID

      210000157433

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrostatic Repulsion-Induced Desorption of Dendritic Viologen-Arranged Molecules Anchored on a Gold Surface through a Gold-Thiolate Bond Leading to a Tunable Molecular Template2018

    • 著者名/発表者名
      Takehiro Kawauchi, Takahiro Kojima, Hiroshi Sakaguchi, Tomokazu Iyoda
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 34 号: 22 ページ: 6420-6427

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.8b00858

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] (Poly)terephthalates with Efficient Blue Emission in the Solid State2018

    • 著者名/発表者名
      M. Shimizu, R. Shigitani, T. Kinoshita, H. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Chemistry - An Asian Journal

      巻: - 号: 10 ページ: 1792-1800

    • DOI

      10.1002/asia.201801619

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 生物類似表面触媒作用を用いるナノ炭素細線の合成2019

    • 著者名/発表者名
      坂口浩司
    • 学会等名
      2019年度分子研研究会「単分子有機化学の挑戦」
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nature-Inspired On-Surface Synthesis of Graphene Nanoribbons2019

    • 著者名/発表者名
      S. Nobusue, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Yangon (ICPAC Yangon) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生物類似表面触媒作用を用いるナノ炭素細線の合成2019

    • 著者名/発表者名
      坂口浩司
    • 学会等名
      第46回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Preparation of Interchain-linked 2D Graphene Nanoribbons with Dibenzo[g,p]chrysene by Two-Zone Chemical Vapor Deposition2019

    • 著者名/発表者名
      Z. Pei, Z. Xu, K. Kaushik, S. Nobusue, T. Kojima, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] On-surface synthesis of graphene clusters from a quaterphenylbranched Z-bar-linkage precursor2019

    • 著者名/発表者名
      Z. Xu, Z. Pei, K. Kaushik, T. Kojima, S. Nobusue, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      日本化学会第99春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Biomimetic On-surface Growth of Graphene Nanoribbons2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sakaguchi
    • 学会等名
      CIMTEC 2018(8th Forum on New Materials)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 新規Z型前駆体モノマーを用いたナノ炭素材料の表面合成2018

    • 著者名/発表者名
      小島崇寛, Xu Zhen, 坂口浩司
    • 学会等名
      第29回基礎有機化学討論会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Biomimetic surface reaction toward Graphene Nanoribbons2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kojima, Z. Xu, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry Langkawi 2018(ICPAC Langkawi2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生物模倣触媒作用を用いるグラフェンナノリボンの表面合成2018

    • 著者名/発表者名
      坂口浩司
    • 学会等名
      2018年日本表面真空学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Bio-inspired on-surface fabrication of graphene nanoribbons2018

    • 著者名/発表者名
      H. Sakaguchi
    • 学会等名
      Nano-Micro Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nature-inspired on-surface synthesis of graphene nanoribbons2018

    • 著者名/発表者名
      S. Nobusue, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      Energy Materials and Nanotechnology (EMN AUCKLAND MEETING 2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-07-25   更新日: 2023-12-25  

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