Synthesis and characterization of warped nanoribbons

扭曲纳米带的合成与表征

• 批准号: 21K04840
• 负责人: 三苫 伸彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04840/
• 关键词: ナノカーボン; π共役系高分子; 湾曲構造

近年、端部構造が原子レベルで精密制御された一次元物質であるグラフェンナノリボン(GNR)を有機合成により得ることができるようになったが、それらはいずれも嵩高い親溶媒性置換基を有しており、GNR本来の電子物性が覆い隠されてしまう問題を抱える。当初の研究計画では湾曲構造を有し、それ自身が高い親溶媒性を有する七員環や八員環から成る芳香族化合物に着目したが、研究を進める中で一次元鎖が複雑に絡み合い、歪んだ層状構造を形成する、透明な薄膜状のπ共役系高分子(カーボンナイトライド薄膜: CNTF)を合成できることを見出した。この薄膜状π共役系高分子に固有の電気的・光学的性質を明らかにすることに取り組んだ。窒素含有するπ共役系小分子を加熱重合させることによりCNTFは得られる。また、原料に炭素源を混ぜることにより、CNTF中の炭素/窒素比を変えることができる。炭素比が増大するほど、構造中の歪みが増大することが明らかになった。また、窒素比が高い状態では約2.7 eVのエネルギーバンドギャップを有して青色蛍光を示すが、炭素比が高くなるほどにエネルギーバンドギャップは小さくなり、蛍光は消光する。炭素比の増大に伴い、CNTFの電気伝導度は増大し、可視光照射に大して数百倍の電気伝導度変化を示すことも判明した。

近年来，石墨烯纳米纤维（GNR）是一种在原子水平上精确控制的一维材料，通过有机合成变得可能是可能的，但它们都具有笨重的溶剂友好型取代基，从而导致了掩盖GNR原始电子特性的问题。最初的研究计划的重点是芳香化合物，由七元和八元环组成，具有弯曲的结构，其本身具有高溶剂友好的特性，但是随着我们继续进行研究，我们发现我们可以合成透明的薄膜薄膜样π-π-共轭聚合物（CNTF），并具有复杂的分层结构，并具有复杂的分层结构。我们努力阐明这种薄膜π偶联的聚合物所特有的电气和光学特性。 CNTF是通过加热和聚合的小含氮分子来获得的。此外，通过将碳源与原材料混合，可以更改CNTF中的碳/氮比。已经发现，碳比越大，结构中的应变越大。此外，在氮比较高的状态下，它表现出蓝色荧光，能带间隙约为2.7 eV，但碳比越高，能量带隙和荧光淬灭的越小。还发现，随着碳比的增加，CNTF的电导率增加，显示出电导率的变化在暴露于可见光的情况下增加了几百倍。

项目成果

Graphitic Carbon Nitride Thin Films for Electrical and Optical Applications

用于电气和光学应用的石墨氮化碳薄膜

• 发表时间: 2023
• 作者: Niannian Wu;Nobuhiko Mitoma;Shunsuke Mori;Xiuzhen Yu;Takuzo Aida
• 通讯作者: Takuzo Aida