局所化学修飾によるカーボンナノチューブの新規発光特性の開拓

本研究では化学修飾によりカーボンナノチューブ（CNT）上に新たな修飾構造を形成することで、CNTがもつ近赤外発光の波長制御及び長波長化を目指している。目的の修飾構造として、複数の修飾基が近接した修飾構造を提案しており、修飾分子の設計・合成により実現することを狙った。具体的には現在までの研究の進歩状況では、CNT上に修飾点数を増やすことがCNT発光波長の長波長化に有効であることがわかり、本目的のコンセプトを示すことに成功した。本年度は多点の修飾構造に対する基礎的知見を求めるために、発光イメージング測定により、1本のCNT上のどこで多点修飾構造による発光が観察されるか調べた。その結果、多点修飾構造による発光はバルクで観察した発光の50%程度を占めているにも関わらず、多点修飾構造はCNT上にわずかにしか存在しないことがわかった。この結果に対して、修飾反応の最適化により多点修飾構造の割合を増やすことで大幅な量子収率の向上を見込めることがわかった。修飾反応の最適化を目指して、CNTの分散剤・反応温度・光照射による反応時間の短縮化等の操作を行った結果、緩くCNTに吸着するsodium dodecyl sulfateが最も最適な分散剤であり、CNTを励起する光を照射することでCNT周りで選択的に修飾反応を誘導することに成功した。得られた知見はCNTと修飾反応の根幹に関わる内容であり、本研究の多点修飾構造形成に有効な反応条件の探索に有用であった。

本研究では化学修飾によりカーボンナノチューブ（CNT）上に新たな修飾構造を形成することで、CNTがもつ近赤外発光の波長制御及び長波長化を目指している。目的の修飾構造として、複数の修飾基が近接した修飾構造を提案しており、修飾分子の設計・合成により実現することを狙った。具体的には現在までの研究の進歩状況では、CNT上に修飾点数を増やすことがCNT発光波長の長波長化に有効であることがわかり、本目的のコンセプトを示すことに成功した。本年度は多点の修飾構造に対する基礎的知見を求めるために、発光イメージング測定により、1本のCNT上のどこで多点修飾構造による発光が観察されるか調べた。その結果、多点修飾構造による発光はバルクで観察した発光の50%程度を占めているにも関わらず、多点修飾構造はCNT上にわずかにしか存在しないことがわかった。この結果に対して、修飾反応の最適化により多点修飾構造の割合を増やすことで大幅な量子収率の向上を見込めることがわかった。修飾反応の最適化を目指して、CNTの分散剤・反応温度・光照射による反応時間の短縮化等の操作を行った結果、緩くCNTに吸着するsodium dodecyl sulfateが最も最適な分散剤であり、CNTを励起する光を照射することでCNT周りで選択的に修飾反応を誘導することに成功した。得られた知見はCNTと修飾反応の根幹に関わる内容であり、本研究の多点修飾構造形成に有効な反応条件の探索に有用であった。