| 研究課題/領域番号 |
19K05428
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分33010:構造有機化学および物理有機化学関連
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| 研究機関 | 福岡大学 |
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研究代表者 |
長洞 記嘉 福岡大学, 理学部, 准教授 (30402928)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
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| キーワード | グラフェン / 硫黄 / セレン / 有機合成 / 分子構造 / 核磁気共鳴分光 / 紫外可視吸収分光 / 光電子分光法 / 電気化学 / 有機薄膜 / 環化反応 / 酸素 / 電子構造 / 固体構造 / ナノ炭素材料 / 有機薄膜材料 / 典型元素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
黒鉛を剥離することで単層グラフェンが単離され、特異な性質が見出されてきた。しかし、従来法では均一な分子構造を有するグラフェンを得ることは困難である。本研究課題では炭素－炭素結合形成反応を利用することでグラフェンシートの簡便・迅速・大量合成法を開発する。さらに、分子骨格内の元素を変換できる合成法を適応することで、グラフェン骨格内に窒素や硫黄など典型元素を含む物質の合成法も開発する。これらの手法で合成した物質の有機薄膜材料開発のために、優れた電子輸送特性を示す分子の迅速な探索を行う。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、硫黄およびセレン原子を含むナノグラフェン分子の合成法開発を行った。新たな開発した分子内環化反応を利用し、目的とする硫黄もしくはセレン原子を含むナノグラフェン分子の合成に成功した。合成した分子の電子構造や基礎的性質を解明するために、核磁気共鳴法、紫外可視吸収・発光分光法で、固体構造を結晶構造解析で解明した。特に多核核磁気共鳴分光法では、芳香族性を示す有力な結果が得られ、合成した分子は十分な芳香族性を有していることが解明された。さらに、骨格が類似した炭化水素化合物と比較すると、分子骨格内に典型元素が導入されると、その性質が大きく変化することが見出された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
単層グラフェンが剥離法で単離されて以降、「薄く」・「軽く」・「高強度」の炭素薄膜材料に高い関心が集まっている。本研究では、市販のアルデヒド・アセトフェノン・アルキンを用いた付加－脱水反応で容易に酸素原子を含むナノグラフェン前駆体を合成することに成功した。さらに、これら前駆体と炭素求核種との反応により、芳香族炭化水素骨格を形成することも見出した。更に、硫黄やセレン原子を骨格内に含むグラフェン型分子の合成法も明らかにした。つまり、容易にナノサイズのグラフェン分子を合成する手法を開発できた。
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