Purification and edge-activation of graphene nanoribbon with chemical duality

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本年度はグラフェンナノリボン（GNR）の選択合成とエッジ再活性化のタスクに注力をした．GNRの選択合成では，炭素源の組成を変化させてGNR合成を試みた．反応場に導入する酸素/炭素比の増加に伴い，合成触媒の組成に変化が生じることが透過型電子顕微鏡による分析から明らかとなった．また酸素の増加に伴ってGNRやCNTを成長させていない触媒粒子の割合が多くなることも明らかとなった．これより触媒の組成以外に導入された炭素源の熱分解度合いによっても合成物が変化することが確認できた．現在，触媒を特定位置に固定したGNR合成については，合成条件の最適化を進めている．これまでGNR合成量の把握が困難であったが，電子線回折像にグラファイト層間および鉄触媒に由来する回折スポットまたはリングが生じることから，これらの比を採用することによってGNR合成量の評価が可能となった．GNRのエッジ再活性化のタスクでは，再活性化の準備として不活性化処理の条件模索を行った．具体的にはグラフェンナノリボン（GNR）に対して2000℃までの熱処理を実施することによりGNRエッジにおける構造変化を調べた．エッジの一部は1200℃までにおいてループを形成していることが明らかとなったが，同一のGNRにおいてもエッジが閉じている部分もあれば開いている部分も存在した．しかしラマン分光分析を用いて炭素材料の結晶性の評価を行うと，欠陥の存在によって生じるDバンド強度が1800℃にて最小値を示したため，1800℃付近においてエッジの不活性化が完了したことが示唆された．