ポルフィリン超分子組織体を応用したナノリソグラフィー技術の開発

应用卟啉超分子组织的纳米光刻技术的发展

基本信息

批准号：
17750140
负责人：
中西尚志
金额：
$ 2.18万
依托单位：
National Institute for Materials Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究提案では、機能性ポルフィリンオリゴマー分子を基本ユニットとし、意図した二次元ナノ組織体(超分子構造)を構築する。超分子組織体の利点を生かし、分子レベルでの組織化デザイン化された二次元ナノ構造として実用レベルの材料の創製が最大の目標である。最終年度にあたる本年は、分子ワイヤー、三次元非線形光学材料などの研究におけるターゲット分子であるポルフィリンオリゴマーの合成を行い、二次元基板上での自己組織化構造の構築を試みた。環状オリゴマーの合成は可能であるものの、収率が非常に低いため、汎用的なテクニックとなるのは難しい。また、基板との相互作用を有効に用いることができる官能基が不足しているため、基板上に意図した二次元組織構造を得ることが困難であることが分かった。そこで、機能性モノマーとして、上記ポルフィリンの代替物質として複数のアルキル長鎖を導入したフラーレン誘導体の、溶液中における自己組織化能の評価ならびに基板上へのエピタキシャル的なフラーレンナノワイヤの構築に関する研究を行った。特に後者の例では、高配向焼結グラファイト(HOPG)を基板に用いることで、アルキル鎖と基板間のアフィニティが増加し、スピンコート法で、これまでにないナノカーボンの一次元鎖列構造の構築に成功した。さらには、アルキル基の置換導入位置を変えることで、フラーレン間の持つ強固な相互作用を効率的に抑制でき、室温で液状の新規ナノカーボンマテリアルの創製に成功した。溶媒を一切含まず、揮発性が無いことから、環境面にも考慮できる物質である。またフラーレンの持つ電子物性を兼ね備え、室温から350℃付近まで安定な、環境対応型の物質でもあり、多くの応用分野での活用が期待できる。二次元分子パターンニングをキーワードとし、気-液界面でのアミノ酸のキラル認識に、アザクラウン部位を有する脂質分子を用いることで成功した。

在这项研究建议中，功能性卟啉低聚物分子被用作基本单元来构建预期的二维纳米结构（超分子结构）。我们的主要目标是利用超分子结构的优势，并创建实用材料，作为二维纳米结构，旨在在分子水平上组织。今年，最后一年，我们试图合成卟啉低聚物，分子线研究中的靶分子和三维非线性光学材料，并在二维底物上构建自组装结构。尽管循环低聚物是可能的，但由于产量极低，它们很难形成一般技术。此外，已经发现很难在基板上获得预期的二维结构，因为缺乏可以有效与底物相互作用的官能团。因此，对富勒烯衍生物在溶液中的自组装能力的评估进行了研究，富勒烯衍生物在溶液中引入了多个烷基长链作为功能性单体作为卟啉的替代物，以及在底物上构建外瘤富勒烯纳米线的构造。特别是，在后一个示例中，将高度烧结的石墨（HOPG）用于底物，增加了烷基链和底物之间的亲和力，并使用自旋涂层方法成功地构建了纳米碳的一维链行的结构。此外，通过改变烷基替代的位置，可以有效地抑制富勒烯之间的强烈相互作用，并且在室温下以液体形式的新纳米碳材料的形式成功。它不包含任何溶剂，并且是挥发性的，使其成为环保物质。它还具有富勒烯的电子特性，是一种环保材料，从室温到350°C左右稳定，并且可以在许多应用中使用。使用二维分子模式的关键字，我们成功地使用了与Azacrown位点的脂质分子，以手性地识别气体液体界面处的氨基酸。