ホウ素ドープ湾曲ナノグラフェンの創製

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三次元的なπ共役系の広がりをもつ湾曲グラフェンは、典型的な平面グラフェンでは発現し得ない数々の性質を示す魅力的な基盤材料である。湾曲グラフェンへのホウ素原子の導入は、電子受容性の付与に留まらず、ホウ素のルイス酸性や配位数の変化を利用した化学吸着能が付与できるため、湾曲グラフェン化学に新地平を開拓できる。そこで本研究ではホウ素ドープ湾曲グラフェン化学の開拓を目指し、ホウ素がドープされた湾曲ナノグラフェンの合成および湾曲構造内に固定化されたホウ素の特異な物性・現象の探索と追及を目指した。次元に広がるπ共役系を有するグラフェンは、幅広い応用範囲をもつ次世代材料である。このグラフェンにホウ素原子をドープしたホウ素ドープグラフェンは、カルボカチオンと等電子構造である三配位ホウ素の電子欠損性から高い電子受容性や空軌道をもつ三配位ホウ素のルイス酸性を利用した配位数の変化を伴う化学吸着能を発現する。物理学的手法でのホウ素ドープグラフェンの合成では、ホウ素の位置や数は制御できない。そこでホウ素の位置と数が厳密に制御されたホウ素ドープナノグラフェンが、モデル分子として有機化学的にボトムアップ合成され、その反応性や物性が研究されている。ホウ素ドープナノグラフェンの特異な物性の数々はグラフェンに組み込まれた三配位ホウ素が平面構造に強固に固定されていることが鍵である。そこで、ホウ素をドープするグラフェンを非平面化することで、新たな物性や機能の発現が期待できると考えた。本年度の研究実施計画は、π拡張ボラサーキュレンの合成および物性解明に注力する予定であった。実際には、準備状況で達成していた前駆体の構造が想定と異なっていることが明らかとなったため、年度の途中から、別法での鍵前駆体合成に取り組んだ。新たな合成経路は、以前の合成経路よりも、複雑な合成装置を必要とせず、大スケールでの合成も可能である。