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表面分子アーキテクト技術を用いる新規グラフェン細線の合成

公募研究

研究領域分子アーキテクトニクス:単一分子の組織化と新機能創成
研究課題/領域番号 16H00967
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
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) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワードナノ材料
研究実績の概要

グラフェンナノリボン(GNR)は、分子幅やエッジ構造に依存した優れた半導体的性質を持つことが理論的に予測され、高性能デバイス応用が期待される新物質である。しかし分子幅や化学構造を規定した、特にジグザグエッジ型GNRの合成法が未開拓であり、その確立が世界的に望まれている。そこで本提案では、我々が開発した2ゾーン型ラジカル重合化学気相成長法を用い、分子設計した原料分子を気化させ、金属表面で重合・脱水素縮環することにより、従来にない新材料創成を目指した。また、走査トンネル顕微鏡を用いた化学構造の可視化・電子状態計測やナノギャップ電極を用いた分子電導計測を行い、未知なる物性を明らかにすることを目的とした。本研究では、新しい気相成長技術を開発し、従来得られなかったGNRを表面合成することに成功した。具体的には、従来用いられてきたGNR気相合成法である超高真空蒸着に対して、我々はラジカル発生帯とGNR成長帯を分離し独立に温度制御する新しい気相成長技術“2ゾーン化学気相成長法”を開発した。この手法を用いて1nm以下の幅を持つ理論的に予測された3種類全てのGNRを高収率で表面上に合成することに初めて成功した。更に、柔軟で且つ対称性の高い“Z型前駆体分子”を設計・合成し気相成長を行い、表面上で非対称構造に変形し、従来報告されていない表面キラル高分子を形成し、この特殊な分子の“形”が効率良い段階的な脱水素縮環反応を行う“新しい触媒機構”を初めて見出した。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2018 2017 2016

すべて 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 1件、 査読あり 15件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 12件、 招待講演 7件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] 金属表面を巧みに利用したグラフェンナノリボンの合成-ボトムアップ法による精密合成2018

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

      化学

      巻: 73(2) ページ: 68-69

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Chiral Discrimination and Manipulation of Individual Heptahelicene Molecules on Cu(001) by Noncontact Atomic Force Microscopy2018

    • 著者名/発表者名
      Shiotari Akitoshi, Tanaka Koichi, Nakae Takahiro, Mori Shigeki, Okujima Tetsuo, Uno Hidemitsu, Sakaguchi Hiroshi, Sugimoto Yoshiaki
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 122 号: 9 ページ: 4997-5003

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b00487

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On-surface synthesis of graphene clusters from a Z-bar-linkage precursor with quaterphenylbranches2018

    • 著者名/発表者名
      Z. Xu, T. Kojima, W. Wang, K. Kaushik, A. Saliniemi, T. Nakae, H. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Materials Chemistry Frontiers

      巻: 2(4) 号: 4 ページ: 775-779

    • DOI

      10.1039/c7qm00577f

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation of Dibenzopentalane-linking Polymers under the Two-Zone CVD and Wet Conditions2017

    • 著者名/発表者名
      M. Saito, Y. Suda, S. Furukawa, T. Nakae, T. Kojima, H. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46(8) 号: 8 ページ: 1099-1101

    • DOI

      10.1246/cl.170396

    • NAID

      130005906995

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wide graphene nanoribbons produced by interchain fusion of poly(p-phenylene) via two-zone chemical vapor deposition2017

    • 著者名/発表者名
      S. Song, T. Kojima, T. Nakae, H. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 53 号: 52 ページ: 7034-7036

    • DOI

      10.1039/c7cc02849k

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Strain-induced skeletal rearrangement of a polycyclic aromatic hydrocarbon on a copper surface2017

    • 著者名/発表者名
      Shiotari Akitoshi, Nakae Takahiro, Iwata Kota, Mori Shigeki, Okujima Tetsuo, Uno Hidemitsu, Sakaguchi Hiroshi, Sugimoto Yoshiaki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 8 号: 1 ページ: 16089-16089

    • DOI

      10.1038/ncomms16089

    • NAID

      120006329156

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Interchain-linked Graphene Nanoribbons from Dibenzo[g,p]chrysene via Two-zone Chemical Vapor Deposition2017

    • 著者名/発表者名
      S. Song, G. Huang, T. Kojima, T. Nakae, H. Uno, H. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 46(10) 号: 10 ページ: 1525-1527

    • DOI

      10.1246/cl.170614

    • NAID

      130006140003

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Orientation and Electronic Structures of Multilayered Graphene Nanoribbons Produced by Two-Zone Chemical Vapor Deposition2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kojima, Y. Bao, C. Zhang, S. Liu, H. Xu, T. Nakae, K. P. Loh, H. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Langmuir

      巻: 33(40) 号: 40 ページ: 10439-10445

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.7b01862

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 機能性有機分子創成のための分子ひずみを駆使した表面合成法2017

    • 著者名/発表者名
      塩足亮隼,中江隆博,宇野英満,坂口浩司,杉本宜昭
    • 雑誌名

      機能材料

      巻: 37(12) ページ: 60-67

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Gold Nanoparticle on Photon Upconversion based on Sensitized Triplet-Triplet annihilation in Polymer Films2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yonemura, Y. Naka, M. Nishino, H. Sakaguchi, S. Yamada
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 654(1) 号: 1 ページ: 196-200

    • DOI

      10.1080/15421406.2017.1358044

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書 2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Silver Nanoparticle on Singlet Exciton Fission in Rubrene Films2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yonemura, Y. Futaoka, T. Taniguchi, H. Sakaguchi, S. Yamada
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 654(1) 号: 1 ページ: 209-213

    • DOI

      10.1080/15421406.2017.1358046

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Homochiral polymerization-driven selective growth of graphene nanoribbons2017

    • 著者名/発表者名
      H. Sakaguchi, S. Song, T. Kojima, T. Nakae
    • 雑誌名

      Nature Chemistry

      巻: 9(1) 号: 1 ページ: 57-63

    • DOI

      10.1038/nchem.2614

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Silver Nanoparticle on Singlet Exciton Fission in Rubrene Films2017

    • 著者名/発表者名
      H. Yonemura, Y. Futaoka, T. Taniguchi, H. Sakaguchi, S. Yamada
    • 雑誌名

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Switch of the magnetic field effect on photon upconversion based on sensitized triplet-triplet annihilation2016

    • 著者名/発表者名
      H. Yonemura, Y. Naka, M. Nishino, H. Sakaguchi, S. Yamada
    • 雑誌名

      Photochemical & Photobiological Sciences

      巻: 15(12) 号: 12 ページ: 1462-1467

    • DOI

      10.1039/c6pp00264a

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aggregation-Induced Orange-to-Red Fluorescence of 2,5-Bis(diarylamino)terephthalic Acid Dithioesters2016

    • 著者名/発表者名
      M. Shimizu, H. Fukui, M. Nakatani, H. Sakaguchi
    • 雑誌名

      European Journal of Organic Chemistry

      巻: 36 号: 36 ページ: 5950-5956

    • DOI

      10.1002/ejoc.201601067

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Synthesis of functional nanocarbon molecules by surface-induced conformation-controlled mechanism2018

    • 著者名/発表者名
      T. Nakae, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      International Congress on Pure & Applied Chemistry (ICPAC) 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生物模倣型金属触媒作用を用いた幅制御したグラフェンナノリボンの合成2017

    • 著者名/発表者名
      小島崇寛, 宋 少堂, 中江隆博 ,坂口浩司
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会(ATPポスター)
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 生物模倣型金属触媒作用を用いた幅制御したグラフェンナノリボンの合成2017

    • 著者名/発表者名
      小島崇寛, 宋 少堂, 中江隆博 ,坂口浩司
    • 学会等名
      日本化学会第97春季年会
    • 発表場所
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication of Acene-Type Graphene Nanoribbons on Au(111)2017

    • 著者名/発表者名
      S. Song, T. Kojima, T. Nakae, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      Symposium on Surface Science & Nanotechnology -25th Anniversary of SSSJ Kansai-
    • 発表場所
      Kyoto International Community House (kokoka)(京都府京都市)
    • 年月日
      2017-01-24
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 生物模倣触媒を用いる機能性ナノ炭素細線の合成2017

    • 著者名/発表者名
      坂口浩司
    • 学会等名
      応用物理学会関西支部平成29年度第1回 講演会「マテリアルデザインとグリーンデバイスの最前線~関西発、イノベーションと若手研究者からの発信~」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Conformation-assisted synthesis of acene-type graphene nanoribbons on Au(111)2017

    • 著者名/発表者名
      T. Kojima, T. Nakae, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Pure & Applied Chemistry (ISPAC)2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 生物模倣触媒によるグラフェンナノリボンの表面合成2017

    • 著者名/発表者名
      坂口浩司
    • 学会等名
      第53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
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Biomimetic on-surface synthesis of graphene nanoribbons2017

    • 著者名/発表者名
      H. Sakaguchi
    • 学会等名
      Global Research Efforts on Energy and Nanomaterials (GREEN 2017)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Observation of azulene-to-fulvalene rearrangement by AFM2016

    • 著者名/発表者名
      A. Shiotari, K. Iwata, T. Nakae, Y. Shinagawa, S. Mori, T. Okujima, H. Uno, H. Sakaguchi, Y. Sugimoto
    • 学会等名
      24th International Colloquium on Scanning Probe Microscopy (ICSPM24)
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii(USA)
    • 年月日
      2016-12-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Surface Synthesis of graphene nanoribbons by conformation-controlled mechanism2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nakae, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Pure & Applied Chemistry(ISPAC2016)
    • 発表場所
      Kuching(Malaysia)
    • 年月日
      2016-08-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] AFM/STM observation of azulene-to-fulvalene rearrangement in a small molecule2016

    • 著者名/発表者名
      A. Shiotari, K. Iwata, T. Nakae, Y. Shinagawa, S. Mori, T. Okujima, H. Uno, H. Sakaguchi, Y. Sugimoto
    • 学会等名
      19th International Conference on Non-Contact Atomic Force Microscopy
    • 発表場所
      Nottingham(U.K.)
    • 年月日
      2016-07-25
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel Nanographene Material Synthesized via Chemical Vapor Deposition2016

    • 著者名/発表者名
      S. Song, G. Huang, T. Nakae, T. Kojima, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Synthetic Two-Dimensional Polymers (S2DP-2)
    • 発表場所
      Todaiji Temple Cultural Center(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2016-06-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Bottom-up Synthesis of Graphene Nanoribbon with Precise Chiral Edge2016

    • 著者名/発表者名
      G. Huang, T. Nakae, T. Kojima, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Synthetic Two-Dimensional Polymers (S2DP-2)
    • 発表場所
      Todaiji Temple Cultural Center(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2016-06-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] CVD Synthesis of Acene-Type Graphene Nanoribbons by Surface-Conformation-Driven Mechanism2016

    • 著者名/発表者名
      T. Nakae, S. Song, T. Kojima, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Synthetic Two-Dimensional Polymers (S2DP-2)
    • 発表場所
      Todaiji Temple Cultural Center(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2016-06-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Conformation-controlled Selective Growth of Carbon Nanoribbons2016

    • 著者名/発表者名
      H. Sakaguchi
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on Synthetic Two-Dimensional Polymers (S2DP-2)
    • 発表場所
      Todaiji Temple Cultural Center(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2016-06-02
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bottom-up Growth Mechanism of Graphene Nanoribbon on Au(111) Surface2016

    • 著者名/発表者名
      S. Song, T. Nakae, T. Kojima, H. Sakaguchi
    • 学会等名
      The 2nd International Symposium on π-System Figuration
    • 発表場所
      Community Center Urawa(埼玉県さいたま市)
    • 年月日
      2016-04-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Molecular Archtectonics: The Third Stage of Single Molecule Electronics2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakae, H. Sakaguchi
    • 総ページ数
      539
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      9783319570952
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [図書] Molecular Archtectonics: The Third Stage of Single Molecule Electronics2017

    • 著者名/発表者名
      T. Nakae, H. Sakaguchi, (Ed. by T. Ogawa)
    • 出版者
      Springer
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2019-12-27  

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