基板上合成による超高次アセン及びその金属錯体の合成と電子構造の解明

2019 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K19118
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 中区分35:高分子、有機材料およびその関連分野
• 研究機関: 奈良先端科学技術大学院大学
• 研究代表者: 山田 容子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20372724)
• 研究期間 (年度): 2018-06-29 – 2020-03-31
• キーワード: アセン / ノナセン / グラフェンナノリボン / 走査型プローブ顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 開殻構造

研究成果の概要

ベンゼン環が直線上に縮環したアセンは優れた有機半導体材料として高く注目されているが、ペンタセン(ベンゼン数N=5)以上の高次アセンは酸化に対して不安定であること、有機溶媒に難溶であることから合成や誘導体化が困難である。そこでノナセン(N=9)の光前駆体を合成し、超高真空下金基板上で光照射することでノナセン(N=9)の合成に成功した。ヘプタセン(N=7)やノナセンの電子構造を走査型プローブ顕微鏡(STM)やノンコンタクト原子間力顕微鏡(nc-AFM)で観測し、HOMO-LUMOのエネルギーギャップを理論値と比較することで、ヘキサセン以上のアセンは一重項開殻構造を有していることを実証した。

自由記述の分野

有機化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

1965年に予測された半導体の集積度に関する「ムーアの法則」が2017年に終焉を迎えたと宣言され、ポストシリコン材料としてナノカーボン材料への期待は高く、グラフェン・カーボンナノチューブ・グラフェンナノリボン(GNR)の合成開発が盛んである。しかし、長さ・幅の規定されたGNR、特にジグザグエッジナノリボン(ZGNR)は、導電性を持つと予測されるもののエッジがラジカル性を帯びるため不安定で、単離が困難である。アセンはGNRの部分構造であるとともにボトムアップ合成のユニットとしても注目されており、その電子構造の解明は学術的にも、応用の上からも重要な知見となる。