2022 年度研究成果報告書

重い14族元素を含んだ炭素ナノ構造体のボトムアップ表面合成の実現

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	21K18885
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分28:ナノマイクロ科学およびその関連分野
研究機関	国立研究開発法人物質・材料研究機構
研究代表者	川井茂樹国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (30716395)
研究期間 (年度)	2021-07-09 – 2023-03-31
キーワード	表面化学 / 走査型トンネル顕微鏡 / ケイ素化学 / 表面合成 / ボトムアップ合成 / 共有結合性有機構造体 / グラフェンナノリボン
研究成果の概要	近年、金属表面上で有機化合物を前駆体とした低次元炭素薄膜のボトムアップ合成や、走査型プローブ顕微鏡を用いた構造や電子状態の解析に関する研究が急速に進展している。本研究では、構造の多様化を目指して、ケイ素環式化合物とそれを含んだナノ構造膜の生成を行った。ケイ素を含んだ化合物は一般的に反応性が高く、前駆体に適しない。そこで、加熱蒸着でケイ素を金基板上に蒸着し、その場でハロゲン原子を導入した前駆体分子と反応させる化学反応を開発した。これにより、シリコンを含んだ六員環C4Si2をリンカーとした共有結合性有機構造体（ＣＯＦ）やグラフェンナノリボンの生成に成功した。
自由記述の分野	表面化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	金属表面上で有機化合物を前駆体とした1次元・2次元炭素薄膜のボトムアップ合成が大きく発展し、バンドギャップを制御できるグラフェンナノリボンなどが合成された。これらの構造を用いたナノデバイスの実現も考えられる。しかし、グラフェンの創出に触発され実現されたシリセンやゲルマネンなどの2次元薄膜のように、14族原子を導入した炭素ナノ薄膜のボトムアップ合成は報告されていなかった。本研究の成果により、表面化学合成における重い14族元素の採用が可能となり、新奇有機ケイ素ナノ材料の創出とその機能開拓が可能となった。