2019 Fiscal Year Annual Research Report
On-surface synthesis and investigation of electronic structure of higher acenes and their metal complexes
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18K19118
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| Research Institution | Nara Institute of Science and Technology |
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Principal Investigator |
山田 容子 奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20372724)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 高次アセン / グラフェンナノリボン / 走査型トンネル顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 金複合体 / 前駆体法 / 光反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナノカーボン材料は次世代材料としての期待が高く、ボトムアップ・トップダウンのグラフェン・カーボンナノチューブ・グラフェンナノリボン(GNR)の合成開発が盛んである。特にジグザグエッジグラフェンナノリボン(ZGNR)は高い導電性が予想されるにも関わらず、エッジがラジカル性を帯びるため不安定で単離が困難であり、理論研究が先行している。本研究では、ZGNRの部分構造ともいうべき高次アセンを、超高真空下の基板表面反応により合成し、その電子構造を最先端の走査型トンネル顕微鏡や非接触原子間力顕微鏡を用いて明らかにするとともにその反応性を明らかにし、さらにヘテロ高次アセン合成を実現することを目的とした。
初年度に我々は、独自に展開してきた光前駆体法を超高真空下基板上合成に適応し、これまで理論的に予測されていたヘプタセンやノナセンなどの高次アセンが、開殻ビラジカル性を帯びていることを実証した。またすでに我々は、ヘプタセンのジブロモ前駆体をAu(111)表面上で加熱すると、ヘプタセンGNRが形成されずに、金原子をリンカーとするヘプタセンオリゴマーが形成することを世界で初めて見出した。この原因について明らかにするために、ターフェニレンの様に細いリンカーを用いると、立体障害が解消され、ヘプタセンが組み込まれたナノ構造を構築することを明らかにした。すなわち、芳香族炭化水素の水素同士の立体障害がヘプタセンGNR生成を阻害することを明らかにした。
またヘテロ高次アセンとして、超高真空下での含窒素ウンデカセンのAu(111)基板表面合成を試みた。Au基板表面で加熱すると窒素部位での還元体が観測されると同時に、ペリ位で分子内縮環反応が起こり、逆Diels-Alder反応が段階的に起こっていることが確認された。これらの結果は、金基板上での反応が、溶液反応とは異なる反応性を示すことを示唆している。
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[Journal Article] Overcoming Steric Hindrance in Aryl‐Aryl Homocoupling via On‐Surface Copolymerization2019
Author(s)
Jose I. Urgel, Marco Di Giovannantonio, Guido Gandus, Qiang Chen, Xunshan Liu, Hironobu Hayashi, Pascal Ruffieux, Silvio Decurtins, Akimitsu Narita, Daniele Passerone, Hiroko Yamada, Shi‐Xia Liu, Klaus Mullen, Carlo A. Pignedoli, Roman Fasel
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Journal Title
ChemPhysChem
Volume: 20
Pages: 2360～2366
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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