| 研究課題/領域番号 |
21K05038
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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 | 京都大学 |
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研究代表者 |
信末 俊平 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (80774661)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023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)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | グラフェンナノリボン / パイ共役分子 / 機能性材料 / エッジ構造 / ナノ炭素材料 / π共役分子 / 強誘電性 / キラリティ / ヘリシティ / ナノ炭素 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
グラフェンナノリボン（GNR）の一次元状に長いパイ共役骨格の構造的な特徴を活かし、新たな有機強誘電体の開発およびその特性発現のための学理の構築を目的とする。有機強誘電体として知られるポリフッ化ビニリデンは柔軟なsp3炭素からなるため無機物質と比較して自発分極の値は小さい。そこで、剛直なsp2炭素からなるGNR骨格を非対称に修飾することにより、大きな双極子モーメントをもつ有機強誘電体の開発を行う。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題は、両エッジを修飾した機能性グラフェンナノリボン（GNR）を合成する手法を確立させ、その手法を用いて様々な対称・非対称の置換基を有するGNRを合成することである。その上で、得られたGNRを機能性材料として応用することを目的に、強誘電性を始めとする物理的な測定を行った。
GNRの合成法としては金属表面上に成長させる手法が主であったが、GNRの化学を発展させるためには溶液合成を中心とした機能開発が求められる。溶液中での合成としては、モノマー分子をポリマー化反応によって高分子前駆体とし、酸化剤を用いた脱水素環化反応によりGNRを得る方法が一般的に用いられる。しかし、酸化的な脱水素反応では、反応の過程でしばしば構造転移を起こすことが問題となっている。特に我々が提唱する非対称修飾を見据えた独自のZ型分子を用いた場合、高分子前駆体の分子骨格がフレキシブルであるため、酸化剤による一般的な脱水素反応では期待したGNRが得られなかった。そこで、パラジウム触媒を用いた炭素-炭素結合形成反応と酸化的な脱水素化反応を組み合わせることにより、目的とする非対称構造をもつGNRの合成を達成した。
この手法と新たな手法を用い、アルキル鎖・アルコキシ鎖を対称的・非対称的に導入した電子的に非対称な置換基を有する種々のGNRの合成を行った。その物性測定から、非対称性に起因する分極の大きさ、電子状態と物性に関する知見が得られた。さらには最終目的として掲げていた、コンフォメーション変化に基づくと思われる物性が発現することを測定から確認することができた。比較対象実験を行うことにより、その機構に関するさらなる証拠を集め、新たな学理の構築を行う予定である。
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