Site-specific chemical adsorption on graphene nanoribbon toward active band-gap engineering

石墨烯纳米带上的位点特异性化学吸附实现活性带隙工程

• 批准号: 19KK0136
• 负责人: 猪瀬 朋子
• 金额: $ 11.81万
• 依托单位: Kyoto University (2020-2022)Hokkaido University (2019)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-10-07 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19KK0136/
• 关键词: グラフェン; グラフェンナノリボン; 探針増強ラマン散乱; 分子表面修飾; 化学的表面修飾; 探針増強ラマン散乱(TERS); 銀ナノワイヤー; 探針増強ラマン散乱法(TERS); 表面分子修飾

本年度は、単層グラフェンシート上の任意位置へ高い空間分解能で分子を共有結合的に表面修飾する新たな方法を確立した。具体的には、アルキル鎖を有する短鎖脂肪酸水溶液中にグラフェンシートを浸漬し、488 nmの光照射を行うと、光照射箇所のみに選択的に短鎖脂肪酸に由来する分子を表面修飾可能なことを明らかにした。ラマン、赤外分光法による観察から、グラフェンシート表面上には、短鎖脂肪酸に由来するメチル基、メトキシ基、アセチル基が共有結合修飾されていることが明らかになった。また、アルキル鎖長の違いによりグラフェンシートへの電荷ドーピング効果を制御可能であることも確かめている。この新たな光誘起表面修飾手法は、グラフェンシート上でのサイト選択的な表面修飾をサブマイクロメートルスケールで制御可能であり、高い分解能で表面分子修飾を実現する手法として、本年度学術論文にも報告している。本年度前半は、COVID-19の影響により引き続き海外出張が難しい状況が続いたが、プロジェクトメンバーとの打合せを定期的に行うことで円滑なプロジェクト遂行に努めた。年度後半には、ベルギールーバン大学・Steven De Feyter教授と、ワークショップ「The SPIRITS/LIMNI joint workshop　Innovative materials and nanoscale analysis　-to unravel complex molecular systems-」を、12/8-9の日程でベルギー・ルーバン大学にて主催することができた。ヨーロッパ、日本から、特にナノ材料やナノ分析を専門とする11名の研究者に招待講演を依頼し、研究者ネットワークを広げるとともに、本プロジェクトの今後の可能性についても議論を行った。本年度、プロジェクトに関連する論文を3本報告し、招待講演1件を行った。

今年，我们已经建立了一种新方法，可以在具有高空间分辨率的单层石墨烯片上共价修改分子。具体而言，据揭示，当将石墨烯片浸入具有烷基链的短链脂肪酸水溶液中并在488 nm处用光照射时，只能在光辐射位点选择性地修饰源自短链脂肪酸的分子。拉曼和红外光谱的观察结果表明，在石墨烯薄片的表面上，衍生自短链脂肪酸的甲基，甲氧基和乙酰基是共价修改的。还已经证实，由于烷基链长度的差异，可以控制石墨烯片的电荷掺杂效应。这种新型的光诱导的表面修饰技术允许石墨烯片上的位点选择性表面修饰以亚微米量表进行控制，并在今年的学术论文中报道，作为一种以高分辨率来实现表面分子修饰的方法。在今年的上半年，由于Covid-19的影响，由于与项目成员的影响，我们努力顺利进行该项目，因此仍然很难出国旅行。在今年下半年，我能够在12月9日与比利时大学的史蒂芬·德·费特（Steven de Feyter）教授一起举办“ Spirits/Limni联合研讨会创新材料和纳米级分析 - 揭开复杂的分子系统 - ” 12月9日。我们要求来自欧洲和日本的11位研究人员特别专门从事纳米材料和纳米分析，以进行讲座，扩大我们的研究人员网络以及讨论该项目的未来可能性。今年，我们报告了与该项目相关的三篇论文，并进行了一份邀请的演讲。

项目成果

Low-Cytotoxic Gold-Coated Silver Nanoflowers for Intracellular pH Sensing

• DOI: 10.1021/acsanm.0c01278
• 发表时间: 2020-07
• 作者: Qiang Zhang;Han Wen;K. Watanabe;I. Kotani;M. Ricci;B. Fortuni;A. Dao;A. Masuhara;K. Hirai;H. Kasai;T. Inose;H. Uji‐i

Plasmon-based nanowire for single live-cell investigation

用于单个活细胞研究的基于等离子体激元的纳米线

• 发表时间: 2022
• 作者: Tomoko Inose;Shuichi Toyouchi;Shinnosuke Hara;Shoji Sugioka;Peter Walke;Steven De Feyter;Yasuhiko Fujita;Hirofumi Tanaka;Hiroshi Uji-i;Tomoko Inose
• 通讯作者: Tomoko Inose

Low-cytotoxic gold coated silver nanoflowers toward precise intracellular pH sensing

低细胞毒性金涂层银纳米花可实现精确的细胞内 pH 传感

• 发表时间: 2021
• 作者: Tomoko Inose;Qiang Zhang;Kiri Watanabe;Kenji Hirai;Hitoshi Kasai;Hiroshi Uji-i
• 通讯作者: Hiroshi Uji-i

探針増強ラマン分光法によるグラフェンナノリボンの評価

通过尖端增强拉曼光谱评估石墨烯纳米带

• 发表时间: 2020
• 作者: 杉岡 祥治;豊内 秀一;原 慎之介;猪瀬 朋子;平井 健二;藤田 康彦;田中 啓文;雲林院 宏
• 通讯作者: 雲林院 宏

Liquid-phase photo-induced covalent modification (PICM) of single-layer graphene by short-chain fatty acids

短链脂肪酸对单层石墨烯的液相光致共价修饰（PICM）

• DOI: 10.1039/d2nr06698j
• 发表时间: 2023
• 期刊: Nanoscale
• 影响因子: 6.7
• 作者: Feng Guilin;Inose Tomoko;Suzuki Nozomu;Wen Han;Taemaitree Farsai;Wolf Mathias;Toyouchi Shuichi;Fujita Yasuhiko;Hirai Kenji;Uji-i Hiroshi
• 通讯作者: Uji-i Hiroshi