芳香族結晶により修飾されたナノカーボン材料に関する研究

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研究目的:カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー(CNFs)のようなナノカーボン材料は、電気伝導性の高い材料であり、電子輸送材料として太陽電池等のデバイス等に広く利用されている。本研究では、ナノカーボン表面に芳香族結晶を析出させ、表面に析出した芳香族結晶からナノカーボンへのエネルギー効率を明らかにし、芳香族結晶を用いた新規太陽電池開発のための基礎となる知見を得ることを目的とする。研究方法:芳香族結晶としてピレンをCNFs分散水溶液に加え、超音波照射することにより、ナノカーボン表面に芳香族結晶が析出させる。ナノカーボン表面の芳香族結晶の特性評価は、TEM観察及びUV吸収スペトル測定により行い、エネルギー移動効率は蛍光スペクトル測定により評価を行った。研究成果:超音波照射によりピレンを懸濁させたCNFs分散水溶液の上澄み液のUV吸収スペクトルを測定すると、ピレン単結晶の吸収ピークを観測することができた。これは、個々のCNFs表面にピレン単結晶が成長していることを示唆している。また、TEM観察により、CNFs表面にsandwich-herringbone構造を有するピレン単結晶を確認することができた。水溶液中に分散させたCNFsの量を増加させると、UV吸収スペクトルの吸収ピークのブルーシフトにより、より小さなピレン単結晶が成長していることが確認できた。さらに蛍光スペクトル測定では、CNFs上のピレン単結晶が小さくなるにつれて、ピレン結晶の蛍光強度は減少した。これは、ピレン結晶からCNFsへのエネルギー移動効率の向上のためである。本方法によるナノカーボン表面への芳香族結晶の修飾方法では、修飾したピレン結晶の大きさを制御することができ、その結果なエネルギー移動効率の得ることができる可能性がある。