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2021 年度 実績報告書

有機化学的手法によるナノ炭素材料の合成と薄膜材料開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K05428
研究機関福岡大学

研究代表者

長洞 記嘉  福岡大学, 理学部, 准教授 (30402928)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードグラフェン / 核磁気共鳴分光 / 紫外可視吸収分光 / 硫黄 / 光電子分光法 / 電気化学 / 有機薄膜
研究実績の概要

最終年度では、前年度までに合成した新規ナノグラフェン誘導体の分光学的解析と理論的な考察を行った。炭化水素系のグラフェン誘導体では、核磁気共鳴および紫外可視分光により報告族性を有することが明らかになった。それらのDFT法を用いた理論計算により、2.1から2.7 eVのバンドギャップを有することが見積もられた。さらに、硫黄を含むカチオン性グラフェン誘導体の1H NMRでは低磁場領域に吸収が見られ、反磁性環電流の存在が確認された。紫外可視近赤外分光測定では、750 nmを越える長波長帯に吸収が見られ、顕著なバンドギャップ低下が明らかになった。つまり、分子骨格への陽イオン性の硫黄原子の導入は、分子特性を大きな変化をもたらすことが実験的に証明できた。
さらに、有機薄膜素子開発を念頭に、薄膜作成とその評価を実施した。有機薄膜太陽電池用材料を目指して、薄膜試料を作成し、光電子分光法と電気化学測定を実施した。酸化インジウムスズを基板として、洗浄後、PEDOT/PSS溶液をスピンコートし、加熱乾燥した。合成したナノグラフェン分子の溶液で活性層を製膜した。光電子分光測定を行ったところ、溶液の結果を比較し、吸収帯のレッドシフトが観測され、これは薄膜状態で分子間相互作用が強い積層構造をしていることが明らかになった。電気化学測定では硫黄を含む分子が最もHOMO-LUMOエネルギー準位が低下しており、これは溶液状態で観測された結果と相関があることが明らかになった。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (3件)

  • [雑誌論文] The Electronic Structure of Thioxanthylium Scaffolds2021

    • 著者名/発表者名
      Koki Hirano, Akira Yasuda, Takahiro Sasamori, Kosei Shioji, Kentaro Okuma, Noriyoshi Nagahora
    • 雑誌名

      Heterocycles

      巻: 102 ページ: 451-464

    • DOI

      10.3987/COM-20-14372

    • 査読あり
  • [学会発表] チオピリリウム塩の合成法改良と特性解明2022

    • 著者名/発表者名
      吉村知伽子・長洞記嘉
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
  • [学会発表] セレノエーテルの分子内環化反応によるセレノピリリウム塩の合成と性質解明2022

    • 著者名/発表者名
      山﨑未波・安田 陽・長洞記嘉
    • 学会等名
      日本化学会 第102春季年会
  • [学会発表] セレノエーテル前駆体を用いたセレノピリリウム塩の合成および性質解明2021

    • 著者名/発表者名
      安田 陽・山﨑未波・長洞記嘉
    • 学会等名
      第48回有機典型元素化学討論会

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公開日: 2022-12-28  

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