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: 20038031
• 负责人: 今堀 博
• 金额: $ 1.92万
• 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: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20038031/
• 关键词: カーボンナノチューブ; 密度汎関数法; ビンゲル反応; 化学修飾; 電子状態; エノラートアニオン; 結合様式; 構造最適化; 自己組織化; 光電変換; クラスター; 泳動電着; 光電流; フラーレン; 酸化スズ電極

一般に、側壁への共有結合による化学修飾は、パイ共役性を破壊し、単層カーボンナノチューブ(SWNT)の電子状態を大きく変化させることが知られている。一方で、我々はこれまでに、SWNT側壁へのエノラートアニオンの環化付加反応、いわゆるビンゲル反応による修飾は、SWNTの電子状態にほとんど変化を起こさないことを実験的に見出した。本研究では、密度汎関数(DFT)法を用いて、ビンゲル反応修飾により得られるSWNTの構造や電子状態を理論的に考察した。ここで、チューブ軸に対して付加した3員環面が垂直あるいは垂直により近いものをType 1、平行あるいはより平行に近いものをType 2として表記する。Type 1およびType 2の(8,8)SWNTに対して構造最適化を行ったところ、Type 2では反応した側壁上の2つの炭素間の距離が1.57Aであるのに対し、Type 1では2.23Aとなり、結合の切断が示唆された。また、(10,5)SWNTを用いた場合にも、同様にType 1の場合に結合の開裂を伴うことが示唆された。さらに、無修飾およびType 1、Type 2のSWNTモデルに対して電子構造の考察を行ったところ、(8,8)および(10,5)SWNTのいずれにおいても、Type 1では、軌道のエネルギーが無修飾の場合と比べてほとんど変化せず、チューブ全体に電子が非局在化していた。一方Type 2では、付加基付近への電子の局在化が見られ、軌道のエネルギーが無修飾と比べて大きく変化していることがわかった。以上の結果とビンゲル反応修飾後に電子状態が保持されるという実験結果を考え合わせると、実験ではType 1の立体配置での付加反応が優先的に進行したと考えられる。今回、理論的結果とあわせて考察することで、SWNTの側壁化学修飾における結合様式の推定を行うことができた。

Generally, the chemical modification of the common bonding of the sidewall and the sidewall is different from that of the common bonding of the sidewall and the sidewall. The electronic state of the single layer is different from that of the common bonding of the sidewall and the sidewall. A side, I am the side wall of the SWNT, the ring is added to the reverse, the middle is the reverse, the electronic state of the SWNT is changed, the middle is the reverse. In this study, the structure and electronic state of SWNT were investigated theoretically by DFT method. 3-member torus vertical, vertical, near type 1, parallel, near type 2, near type 3, near type 4, near type 5, near type 6, near type 7, near type 8, near type 9, near 9, near, near 9, near Type 1 and Type 2 (8,8)SWNT are optimized for structural optimization, Type 2 is 1.57A away from the carbon on the sidewall, Type 1 is 2.23A away from the carbon on the sidewall, and Type 1 is 2.23A away from the carbon on the sidewall. For example, in the case of Type 1, the combination of SWNT and (10,5)SWNT can be used. For the investigation of electronic structure, the (8,8) and (10,5)SWNT are in the middle of the orbit, and the orbit of Type 1 is in the middle of the orbit. A party Type 2 The result of the above is that the electronic state is maintained after the modification. The result of the modification is that the stereoscopic configuration of Type 1 is preferred. The theoretical results of this paper are discussed in detail, and the chemical modification of SWNT sidewall is proposed.

项目成果

Progress in Nano-Electro-Optics VII

纳米电光进展七

• 发表时间: 2010
• 作者: Tetsuya Kawano;Hisanori Yamane;植松佑太,柿沼克良,西野華子,内田裕之,渡辺政廣;H. Imahori and T. Umeyama
• 通讯作者: H. Imahori and T. Umeyama

Carbon nanotube-modified electrodes for solar energy conversion

• DOI: 10.1039/b805419n
• 发表时间: 2008-07
• 期刊: Energy and Environmental Science
• 影响因子: 32.5
• 作者: T. Umeyama;H. Imahori

Good solvent effects of C70 cluster formations and their electron-transporting and photoelectrochemical properties.

• DOI: 10.1021/jp911141s
• 发表时间: 2010-11
• 期刊: The journal of physical chemistry. B
• 作者: Noriyasu Tezuka;T. Umeyama;Y. Matano;T. Shishido;M. Kawasaki;M. Nishi;K. Hirao;Heli Lehtivuori;N. Tkachenko;H. Lemmetyinen;Yoshihito Honsho;S. Seki;H. Imahori

Selective Formation and Efficient Photocurrent Generation of [70]Fullerene–Single‐Walled Carbon Nanotube Composites

• DOI: 10.1002/adma.200903056
• 发表时间: 2010-04
• 期刊: Advanced Materials
• 影响因子: 29.4
• 作者: T. Umeyama;Noriyasu Tezuka;S. Seki;Y. Matano;M. Nishi;K. Hirao;Heli Lehtivuori;N. Tkachenko;H. Lemmetyinen;Y. Nakao;S. Sakaki;H. Imahori

Molecular Design of Nanostructured Interfaces for Solar Energy Conversion

太阳能转换纳米结构界面的分子设计

• 发表时间: 2009
• 作者: Tetsuya Kawano;Hisanori Yamane;H. Imahori
• 通讯作者: H. Imahori