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.
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