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2020 年度 実績報告書

分子コンテナ法を利用した巨大ナノグラフェンの高機能化集積構造の構築と精密制御

研究課題

研究課題/領域番号 19H02560
研究機関熊本大学

研究代表者

吉本 惣一郎  熊本大学, 産業ナノマテリアル研究所, 准教授 (30323067)

研究分担者 吉沢 道人  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (70372399)
深港 豪  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (80380583)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードナノグラフェン / 分子コンテナ / 組織化 / 薄膜化
研究実績の概要

ひとつの分子に多くの機能を導入できるようになってきたが,分子の巨大化は溶解度の低下との戦いであり,表面科学的な観点から難溶な分子群の組織化・積層化は,分子物性を理解・発現する上で重要である。本研究では,水溶性のミセル型分子カプセルを利用した「分子コンテナ」法により種々の疎水性のパイ電子機能を有するナノグラフェンの配向制御とその選択的集積化による新奇な物性の精密な制御に取り組んでいる。
2020年度は2019年度に引き続き,サイズや形状の異なるナノグラフェンの合成に取り組み,特に窒素が導入されたナノグラフェンのデザインと合成に引き続きトライしたが,反応経路における収率の問題に直面しておりやや難航している。また,2019年度に合成されたC96やC150,C222の分子コンテナ中における(水中での)ラマン分光測定,さらには,グラファイト基板上での薄膜形成について検討をおこなった。原子間力顕微鏡(AFM)による水溶液中での観察では,ナノグラフェンの形状に応じて積層膜形成に相違が見られ,特にC96の薄膜化では,エピタキシャルな薄膜形成が観察された。また,真空加熱装置を用いて金基板上でナノグラフェン前駆体の分子内脱水素反応反応が進行する条件等を探索した。さらに,電気化学走査型トンネル顕微鏡(EC-STM)により電気化学界面を利用したAu(111)表面上でのトライアングル型のC150のナノスケール可視化に成功した。
2019年度末から新型コロナ感染症により学会がオンライン化されたが,国際会議,国内のオンライン学会計3件の発表を行った。また,本研究の相補的な成果として,複雑な三核金属錯体の組織化とイオン液体電気化学に関する論文発表を2件行った。なお,前者の論文は Bull. Chem.Soc.Jpn.のselected paperに選出され,インサイドカバーが掲載された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

年度途中に原子間力顕微鏡の装置の一部に故障が判明し,新型コロナ感染症の影響もあり修理に時間を要した。また,2020年度は新型コロナ感染症の影響で特に学内外での学生の活動時間等に制約があったため,進捗スピードのダウンは否めない。

今後の研究の推進方策

窒素が含有されたナノグラフェンの合成は,反応経路における収率の問題に直面しておりやや難航しているが,更なる反応経路見直しと最終デザイン修正を含め,実現を目指す。

金属錯体であるポルフィリンやフタロシアニンについても検討を始めており,特に電気化学的な酸素還元活性の発現など,金属の種類を選択することで電極触媒としての可能性も模索する。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Triangular Expanded Hemiporphyrazines: Electronic Structures and Nanoscale Characterization of Their Adlayers on Au(111)2021

    • 著者名/発表者名
      Bacilla Ana C. C., Okada Yusuke, Yoshimoto Soichiro, Islyaikin Mikhail K., Koifman Oskar I., Kobayashi Nagao
    • 雑誌名

      Bulletin of the Chemical Society of Japan

      巻: 94 ページ: 34~43

    • DOI

      10.1246/bcsj.20200188

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Iodine adlayer mediated gold electrooxidation in bis(trifluoromethylsulfonyl)amide-based ionic liquids2021

    • 著者名/発表者名
      Ueda Hiroyuki, Nishimori Koichi, Hisatomi Tomohiro, Shiraishi Yurika, Yoshimoto Soichiro
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 371 ページ: 137811~137811

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2021.137811

    • 査読あり
  • [学会発表] 疎水性金属ポルフィリン錯体を内包したミセル型カプセルの電気化学挙動2021

    • 著者名/発表者名
      丸山 雪菜,織口 咲,吉沢 道人,吉本 惣一郎
    • 学会等名
      電気化学会第88回大会
  • [学会発表] Highly ordered adlayer formation of water-insoluble nanographenes on gold using "molecular container"2020

    • 著者名/発表者名
      Soichiro Yoshimoto, Sakura Origuchi, Senri Sasano, Shunta Hashiguchi, Tsuyoshi Fukaminato, Michito Yoshizawa
    • 学会等名
      PRiME2020
    • 国際学会
  • [学会発表] 水溶性ミセル型カプセルを利用した疎水性ナノグラフェン分子膜形成2020

    • 著者名/発表者名
      吉本 惣一郎,村岡 智子,橋口 春太,深港 豪,吉沢 道人
    • 学会等名
      日本表面真空学会学術講演会
    • 招待講演

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公開日: 2021-12-27  

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