化学修飾による近赤外発光性カーボンナノチューブライブラリーの構築と高純度化

化学修饰近红外发射碳纳米管库的构建及高纯度

• 批准号: 21H01759
• 负责人: 前田 優
• 金额: $ 11.48万
• 依托单位: Tokyo Gakugei University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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-21H01759/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 近赤外蛍光; 化学修飾; 分子変換; 近赤外発光; 近赤外吸収

グラフェンシートが巻き上がった構造のナノカーボンとして知られる単層カーボンナノチューブ（SWNTs）は、直径と六員環骨格の巻き上がり角度（カイラル指数で区別される）によって、異なる電子・光物性を示す。SWNTsを化学修飾すると、近赤外域に新たな発光が生じるため、バイオイメージングや光通信に活用し得る近赤外発光材料として期待されている。私どもは、chiral型に分類される(6,5) SWNTsの化学修飾によって、反応方法や反応に用いる試薬のデザインによって1000 nmから1268 nmの広い近赤外域において選択的に発光波長を発現させる方法を開発している。本研究では、これらの化学修飾による発光特性の制御方法が、構造の異なるSWNTsに対してどのように影響を与えるかを評価した。アルキルブロミドおよびアルキルジブロミドを用いた還元的付加反応、およびアルキルリチウム試薬を用いた2段階の付加反応を行い、それぞれ対応するSWNTs付加体を合成し、これらを分離精製することで、SWNTs骨格の異なるSWNTs付加体の発光特性を評価した。還元的付加反応では、発光波長を選択的に発現するための因子を明らかにすることに成功した。アルキルリチウムを用いた反応では、用いる反応試薬によってなぜ発光波長の選択性が切り替わるのか、を解明することに成功した。さらに分離精製を行い、カイラル指数の異なるSWNTsでも、用いる試薬の違いによって発光波長の制御が可能であること、化学修飾による発光波長の変化量はSWNTsの直径に反比例することが明らかとなった。SWNTsの特性吸収と発光の波長は、SWNTs骨格の違いによって異なり、本研究成果によって、SWNTs発光材料の励起光と発光波長の選択肢を大きく拡張することができた。

单壁碳纳米管（SWNT），称为石墨烯片的纳米碳纤维，取决于直径和六元环骨架的绕组角度（由手性索引与众不同）。 SWNT的化学修饰会在近红外区域产生新的光发射，预计将是一种近红外发光材料，可用于生物成像和光学通信。我们正在开发用于在1000 nm至1268 nm的广泛近红外范围内选择性表达发射波长的方法，这是通过分类为手性类型（6,5）的SWNT的化学修饰，以实现反应中使用的试剂的反应方法和设计。在这项研究中，我们评估了这些化学修饰如何影响具有不同结构的SWNT上的发光性能的控制。使用烷基溴化物和烷基二溴化烷基的还原性添加反应，以及使用烷基锂试剂的两个添加反应阶段进行合成相应的SWNT加合物，并分离和纯化这些反应，并纯化和纯化它们，并评估了SWNT与不同SWNT的发光特性，具有不同的SWNT swnts Backbones。还原性加法反应成功地揭示了选择性表达发射波长的因素。在使用Alkyllithium的反应中，我们成功地阐明了为什么根据所使用的反应试剂切换发射波长的选择性。此外，进行了分离和纯化，并且揭示了即使对于具有不同手性指数的SWNT，也可以根据所使用的试剂来控制发射波长，并且由于化学修饰而导致的发射波长的变化量与SWNT的直径成反比。 SWNT的特征吸收和发射波长取决于SWNT骨骼，这项研究的结果使我们能够大大扩展SWNTS发光材料的激发光和发射波长的选择。

项目成果

化学修飾による単層カーボンナノチューブの近赤外発光特性の制御と導入した官能基の変換

通过引入官能团的化学修饰和转化控制单壁碳纳米管的近红外发射性能

• 发表时间: 2021
• 作者: 紺野優以;山田道夫;前田優
• 通讯作者: 前田優

化学修飾による単層カーボンナノチューブの機能化

通过化学修饰对单壁碳纳米管进行功能化

• 发表时间: 2022
• 作者: Keisuke Moriasa;Hiroaki Hasebe;Hiroshi Sugimoto;Minoru Fujii;前田優
• 通讯作者: 前田優

National Yang-Ming Chiao-Tung University(その他の国・地域)

国立阳明交通大学（其他国家/地区）

化学修飾による単層カーボンナノチューブの発光特性の制御

通过化学修饰控制单壁碳纳米管的发光性能

• 发表时间: 2022
• 作者: Romdoni Yoga;Kadja Grandprix T.M.;Kitamoto Yoshitaka;Khalil Munawar;前田優
• 通讯作者: 前田優

デンドロンを用いた単層カーボンナノチューブの化学修飾による近赤外発光制御とその末端官能基の変換

利用树枝对单壁碳纳米管进行化学修饰及其末端官能团的转化来控制近红外发射

• 发表时间: 2022
• 作者: 紺野優以;山田道夫;前田優
• 通讯作者: 前田優