化学修飾ナノチューブの電子構造と光物性

化学修饰纳米管的电子结构和光学性质

• 批准号: 19029020
• 负责人: 今堀 博
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19029020/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 化学修飾; ビンゲル反応; 可溶化; マイクロ波; 束状構造; 修飾率; 電子構造

単層カーボンナノチューブは、特異的な幾何・電子構造のみならず、機械的強度や熱伝導性等において従来の物質には無い優れた特性を有しており、幅広い用途への応用が期待されている。しかしながら、単層カーボンナノチューブは分子間相互作用が極めて強く、束状構造を取るために、水および有機溶媒への溶解性が極めて低い。そのため、応用研究を発展させるためには、このバンドル化を抑制して溶解性を向上させることが重要となる。これまでに、可溶性官能基を共有結合により連結することで、単層カーボンナノチューブの溶解性の向上を達成した例も数多く報告されている。しかしながら、一般に、共有結合による化学修飾は単層カーボンナノチューブのπ電子系を壊し、その電子構造を大きく変化させてしまう。したがって、溶解性の付与と電子構造の保持を両立する単層カーボンナノチューブの化学修飾法の開発が強く望まれている。本研究では、単層カーボンナノチューブの電子構造に側壁化学修飾が与える影響を系統的に考察するため、マイクロ波照射下でのビンゲル反応による側壁化学修飾を行ったところ、マイクロ波強度により修飾率を制御できることを見出した。また、本手法で得られた側壁化学修飾単層カーボンナノチューブは、通常の場合と異なり、高修飾率においてもその電子構造が保持されていることがわかった。これは、ビンゲル反応が単層カーボンナノチューブの溶解性の向上と電子構造の保持を同時に達成することを示しており、今後、ビンゲル反応による単層カーボンナノチューブのさらなる高機能化や、その電子デバイスなどへの応用が期待できる。また、実験結果と理論的考察とを対比したところ、ゼンゲル反応は、生成する三員環の面とナノチューブ長軸が直交するように付加が起こっていると推察された。

单壁碳纳米管在其特定的几何结构和电子结构中都具有出色的特性，而且在机械强度和导热率方面也具有出色的特性，并且预计将应用于广泛的应用。但是，单壁碳纳米管具有极强的分子间相互作用，并且具有捆扎状结构，并且在水和有机溶剂中的溶解度极差。因此，为了开发应用研究，重要的是抑制该捆绑包并提高溶解度。迄今为止，已经报道了许多病例，其中可溶性官能团通过共价键相连，以提高单壁碳纳米管的溶解度。但是，通常，通过共价键进行的化学修饰破坏了单壁碳纳米管的π电子系统，从而导致其电子结构发生了重大变化。因此，对于单壁碳纳米管的化学修饰方法的开发需求很大，这些方法既可以提供溶解度并维持电子结构。在这项研究中，为了系统地检查侧壁化学修饰对单壁碳纳米管电子结构的影响，我们发现在微波辐照下，通过宾格尔反应进行了侧壁化学修饰，并且可以通过微波强度控制修饰速率。还发现，通过这种方法获得的侧壁化学修饰的单壁碳纳米管的电子结构即使以高修饰速率维护，这与通常的情况不同。这表明宾格反应同时达到了单壁碳纳米管的溶解度和电子结构的保留。将来，预计Bingel反应将进一步增强单壁碳纳米管的功能及其在电子设备等中的应用。此外，当将实验结果与理论考虑上进行比较时，估计添加了Zengel反应，以使形成三元环的表面和纳米管的长轴是正交的。

项目成果

ポルフィリン有機太陽電池

卟啉有机太阳能电池

• 发表时间: 2007
• 作者: T. Umeyama;H. Imahori;et. al.;今堀 博
• 通讯作者: 今堀 博

Retention of Intrinsic Electronic Properties of Soluble Single-Walled Carbon Nanotubes after Significant Degree of Sidewall Functionalization by Bingel Reaction

通过宾格尔反应进行显着程度的侧壁功能化后可溶性单壁碳纳米管的固有电子特性的保留

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. Phys. Chem. C 111
• 作者: T. Umeyama;N. Tezuka;M. Fujita;Y. Matano;N. Takeda;K. Murakoshi;K. Yoshida;S. Isoda;H. Imahori
• 通讯作者: H. Imahori

Electrophoretic Deposition of Single-Walled Carbon Nanotubes Covalently Modified with Bulky Porphyrins on Nanostructured SnO2 Electrodes for Photoelectrochemical Devices

• DOI: 10.1021/jp072075w
• 发表时间: 2007-07
• 期刊: Journal of Physical Chemistry C
• 影响因子: 3.7
• 作者: T. Umeyama;M. Fujita;Noriyasu Tezuka;Naoki Kadota;Y. Matano;Kaname Yoshida;S. Isoda;H. Imahori

Photoinduced Energy Transfer in Composites of Poly[(p-phenylene-1,2-vinylene)-co-(p-phenylene-l,l-vinylidene)]and Single-Walled Carbon Nanotubes

聚[(对亚苯基-1,2-亚乙烯基)-共-(对亚苯基-1,1-亚乙烯基)]与单壁碳纳米管复合材料中的光诱导能量转移

• 发表时间: 2007
• 期刊: Chem. Phys. Lett. 444
• 作者: T. Umeyama;H. Imahori;et. al.
• 通讯作者: et. al.

フェニレン系ポリマー、カーボンナノチューブ用分散剤、カーボンナノチューブ複合体、太陽電池用薄膜、ならびにカーボンナノチューブ複合体の分散液およびその製造方法

亚苯基聚合物、碳纳米管用分散剂、碳纳米管复合体、太阳能电池用薄膜、碳纳米管复合体的分散体及其制造方法

• 发表时间: 2007