2023 年度研究成果報告書

化学修飾による近赤外発光性カーボンナノチューブライブラリーの構築と高純度化

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	21H01759
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分28030:ナノ材料科学関連
研究機関	東京学芸大学
研究代表者	前田優東京学芸大学, 連合学校教育学研究科, 教授 (10345324)
研究期間 (年度)	2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード	カーボンナノチューブ / 近赤外発光 / 化学修飾 / カイラル指数 / ゲルクロマトグラフィ
研究成果の概要	本研究では、カーボンナノチューブの側面化学修飾を行い、局所的にπ電子共役系を変調することで局所的にバンド構造を制御し、バイオイメージングや光通信に利用可能な、広範囲に渡る近赤外波長域に、発光を選択的に発現させる方法を開発した。また、カイラル指数に基づいて、カーボンナノチューブ付加体を分離精製することを実現し、構造の異なるカーボンナノチューブに及ぼす化学修飾の影響を評価するとともに、励起波長と発光波長を大きく拡張することに成功した。これにより、本研究目的である近赤外発光性カーボンナノチューブライブラリーの構築と高純度化を達成した。
自由記述の分野	organic chemistry
研究成果の学術的意義や社会的意義	今回開発した化学修飾法によって、市販されている(6,5) カーボンナノチューブ（SWCNT）から1000 nmから1320 nmの範囲で段階的かつ選択的に発光を発現させることに成功した。これにより、高深度・高輝度のバイオイメージングへの活用が期待される。世界に先駆けて、光通信で実装されている1300 nmの波長域で選択的に発光を発現できたことから、SWCNTのバンド構造を制御する方法を解明した学術的な意義に加えて、ナノ材料の実用面でも大きく資する研究成果となった。構造の異なるSWCNT付加体を分離することで、励起波長・発光波長の選択肢を拡張することができ、さまざまな用途への対応が可能となった。