極限空間を利用した低次元ナノコンポジットによる機能的輸送特性の創成

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本年度は、直径の大きなカーボンナノチューブ(CNT)に対する構造選別方法の確立と、芳香族化合物をCNTの内側に閉じ込めることによる機能発現に関して、研究を遂行した。構造選別に関しては、1.3nmよりも大きな直径のCNTでは、有効な方法が現在存在しない。そこで、本研究では、ポリフルオレン系高分子とCNTとの相互作用の強さを利用したポリマーラッピングを利用して、大きな直径のCNTに対しても構造選別が可能な高分子を探索した。その結果、1.3nm以上の直径のCNTでは初めて、市販のCNT混合試料から特定の半導体的CNTを抽出することに成功した。市販の試料には、様々な構造の金属的CNTや半導体的CNTが含まれている。したがって、本研究成果により、`直径の大きなCNTでも特定の電気的特性を持ったCNTを市販の試料から抽出することが可能となり、CNTのデバイス応用を加速させる。有機分子内包CNTによる機能発現に関しては、ペリレンと呼ばれる蛍光物質を内包させることで、CNTの直径に依存して、ペリレンの配列構造が変化することを見出した。この構造変化によってペリレンの発光スペクトルも変化し、特に、孤立した2量体構造のペリレンでは、ペリレン結晶やペリレンダイマーとは明らかに異なる発光を示した。ペリレン結晶やペリレンダイマーは、低温でY(Yellow)発光を示し、50K以上の高温ではE(Excimer)発光を示すことが知られているが、ペリレン内包CNTにおける孤立した2量体構造のペリレンでは、室温でY発光が起こることが分かった。本結果は、これまで報告されているペリレン2量体構造の発光特性とは異なり、現在でも解明されれていないY発光の起源に対して、新たな知見を与える。