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2022 年度 実績報告書

ルイス酸塩基錯形成を鍵とした含BNナノグラフェンの創製と有機半導体への応用開拓

研究課題

研究課題/領域番号 22J15522
配分区分補助金
研究機関東京大学

研究代表者

坂巻 拓海  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC2)

研究期間 (年度) 2022-04-22 – 2024-03-31
キーワード有機半導体 / ホウ素-窒素ドープ / 近赤外吸収材料
研究実績の概要

ホウ素-窒素(BN)ドープ化合物は,炭素類縁体とは異なる半導体特性や発光・吸収特性が付与されるため,グラフェンなどの炭素材料にドーピングユニットとして挿入し,新たな機能を付与するための貴重な分子足場となる.
本研究では,高いルイス酸性を持つBN化合物を基に,グラフェンナノリボン分子(BN-GNR)および近赤外吸収材料を新たに設計・合成し,それらの物性調査を行った.BN-GNRの合成は,海外研究者との共同研究により実施した.反応を円滑に進行させるため,臭素原子を導入した前駆体分子を用い金基板上でポリマー化,脱水素縮合することで,新規BNドープGNR材料の開発に成功した.走査トンネル分光測定により,BN-GNRはバンドギャップ約1.7eVを有する半導体材料であることを明らかにした.得られた分子は原子間力顕微鏡(AFM)によって構造同定し,反応温度の上昇速度を制御することで,目的の構造が選択的に得られることを明らかにした.
また,BNナノグラフェン開発する過程で,近赤外吸収材料の開発にも取り組んだ.研究代表者が見出したルイス塩基添加によるBN化合物のドナー性向上の原理を活かし,BNドープ化合物にアクセプター分子を導入した新規材料を設計した.その結果,ルイス塩基を添加することで,吸収波長が250 nm赤方偏移し,1200 nmまで吸収特性を示す新規材料を見出すことができた.
本研究で開発されたBNドープ材料は,適切なバンドギャップを有するため,様々な有機エレクトロニクス分野への応用が期待できる.

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] バーゼル大学/物理学科(スイス)

    • 国名
      スイス
    • 外国機関名
      バーゼル大学/物理学科
  • [国際共同研究] モントリオール理工科大学/物理工学科(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      モントリオール理工科大学/物理工学科
  • [雑誌論文] Atomically Precise Incorporation of BN-Doped Rubicene into Graphene Nanoribbons2022

    • 著者名/発表者名
      Pawlak Remy、Anindya Khalid N.、Shimizu Toshiki、Liu Jung-Ching、Sakamaki Takumi、Shang Rui、Rochefort Alain、Nakamura Eiichi、Meyer Ernst
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 126 ページ: 19726~19732

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.2c05866

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] B2N2置換ジベンゾルビセンのモジュラー合成とその物性評価2022

    • 著者名/発表者名
      坂巻拓海,中室貴幸,Shang Rui,中村栄一
    • 学会等名
      第12回CSJ化学フェスタ2022
  • [学会発表] Two Spiro-Conjugated Carbon-Bridged p-Phenylenevinylene: Synthesis and Material Properties2022

    • 著者名/発表者名
      坂巻拓海, Shang Rui, Juan Casado,中村栄一
    • 学会等名
      11th Singapore International chemistry conference
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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