| 研究課題/領域番号 |
19K05428
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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, 助教 (30402928)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | グラフェン / 硫黄 / セレン / 環化反応 |
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| 研究実績の概要 |
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。本研究課題では従来法とは異なる有機合成化学の手法を使いグラフェン類の合成法を開発することを目的としている。容易に入手できる反応原料を用い、簡便な合成経路を経ることで、それらを大量に供給する方法となることが期待できる。つまり、基礎化学的に重要な課題であるだけでなく、化学産業へ与える影響も大きいと予想される。
2020年度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。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。ナノグラフェン前駆体に硫黄もしくはセレン原子をもつ求核種を作用させると、効率的に求核置換反応が進行し、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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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2020年度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。酸素原子を含むナノグラフェン前駆体の置換反応により、芳香族炭化水素類や典型元素、特に硫黄や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。今回開発した方法は、既存の合成手法では合成困難な分子骨格を容易に合成でき、今後の応用展開が期待できる。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでに開発した新規合成法により分子内に酸素、硫黄およびセレン原子を含むグラフェン型分子の合成に成功した。それらの基礎的性質が明らかになった。そこで今後は、性質の差異を起こす要因を解明する。特に理論的考察が必要であるため、分子軌道計算を併せて行い、構造と物性の相関に関する考察を深化させる。また、分子構造を解明するために赤外吸収およびラマン分光法、紫外可視吸収および電気化学測定を行い、X線結晶構造解析を用いて結晶構造を明らかにする。
さらに、グラフェン類縁体を用いた電界効果型トランジスタおよび有機ELデバイス作製を探索するため、典型元素を含むグラフェン型分子の薄膜特性を評価する。真空蒸着もしくはスピンコート法で薄膜を作製し、その特性を解明する。
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