液晶性超分子ホストを用いたフラーレン・カーボンナノチューブの自己組織化

使用液晶超分子主体自组装富勒烯碳纳米管

基本信息

批准号：
15750154
负责人：
木村睦
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Shinshu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

フラーレンやカーボンナノチューブなどのナノ炭素材料は、様々な特異的な機能を持つことから将来のボトムアップ的デバイス構築における重要な部品として研究が行われている。ナノメートルオーダーの材料を、任意の位置および向きに配置することは、今後のデバイス構築において克服しなければならない技術課題である。そこで、本研究では有機物の持つ自己組織化能を利用したフラーレンおよびカーボンナノチューブの空間的配置について研究を行った。実際には、フラーレンとディスク状のヘキサベンゾコロネンを複合化した分子を合成した。この分子は、液晶性を示しディスク状化合物の一次元カラムに沿ってフラーレンが集積化され、新規な太陽電池用材料として検討を行った。単層カーボンナノチューブ(SWNT)は、直径1nm長さ数μmの形態を持つため、通常は糸鞠状の絡みあった状態となる。SWNTの側面へ有機物を吸着させ、有機物の液晶性を用いてSWNTの配列化について検討を行った。液晶性共役オリゴマーを合成し溶媒中で混合しSWNTの分散および液晶性について調べたところ、液晶性オリゴマーを加えることによりSWNTがネットワーク化した。さらに、ピレンを含む両親媒性化合物を合成しSWNTとの複合体を形成させ、その周りでシリカのゾルゲル重合を行ったところ一本のSWNTの周りに均一にシリカの超薄膜を形成させることに成功した。これらの検討により、有機物の自己組織化によってSWNTの空間的配置・ナノコーティングが達成され今後のナノデバイス構築における基礎技術となる。

富勒烯和碳纳米管等纳米碳材料作为构建未来自下而上设备的重要组成部分正在被研究，因为它们具有多种独特的功能。将纳米尺寸的材料放置在任意位置和方向是未来设备构造中必须克服的技术挑战。因此，在本研究中，我们利用有机材料的自组装能力研究了富勒烯和碳纳米管的空间排列。事实上，他们合成了一种由富勒烯和盘状六苯并苯复合而成的分子。该分子表现出液晶性，富勒烯沿着盘状化合物的一维柱集成，并作为太阳能电池的新材料进行了研究。单壁碳纳米管（SWNT）的直径为1纳米，长度为几微米，因此它们通常缠绕成线状。我们将有机物质吸附到单壁碳纳米管的侧面，并利用有机物质的液晶特性研究了单壁碳纳米管的排列。当合成液晶共轭低聚物并在溶剂中混合并研究单壁碳纳米管的分散性和液晶性时，通过添加液晶低聚物而使单壁碳纳米管形成网络。此外，通过合成含有芘的两亲性化合物与SWNT形成复合物，并在其周围进行二氧化硅的溶胶凝胶聚合，我们成功地在单个SWNT周围形成了均匀的二氧化硅超薄膜。通过这些研究，通过有机材料的自组装实现了单壁碳纳米管的空间排列和纳米涂层，这将成为构建未来纳米器件的基础技术。