Synthesis of two-dimensional aromatic compounds using hydrogen and heated catalysts and their spin device applications

氢气和加热催化剂合成二维芳香族化合物及其自旋装置应用

• 批准号: 22K04877
• 负责人: 部家 彰
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Hyogo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04877/
• 关键词: 2次元芳香族化合物; 水素; 加熱触媒体; グラフェンナノリボン; 原子状水素; スピンデバイス

本研究では、基板近傍に設置した加熱金属触媒体（1400℃）と水素ガス（反応促進剤）を用いた新規化合物合成法のホットメッシュ堆積（Hot Mesh Deposition, HMD）法を発展させてグラフェンナノリボン（GNR）を創製する。このGNRをペンタセン（C22H14）から合成するためにはペンタセンを水素化したジヒドロペンタセン（C22H16）をまず生成し、ペンタセンと反応させる必要があることが明らかとなっている。これまではペンタセンとジヒドロペンタセンの存在比制御を触媒体温度や触媒体（W線上へのNi粒子担持）で行っていたが制御性が乏しいことが問題となっていた。そこで1年目では、ペンタセンとジヒドロペンタセンの供給源を2つに分け、ペンタセンとジヒドロペンタセンの重合反応をより効率よく行うための装置改造を行った。この装置改良によりペンタセンとジヒドロペンタセンの存在比制御を容易にすることができた。また、基板表面に原子状水素を供給しGNR成長表面での選択的エッチングで良質なGNRのみが残存できる機構を追加した。この原子状水素による高分子炭素膜との反応を酸化グラフェン・PTFE・酸素含有フッ素膜を用いて検討し、官能基との反応性の違いなどを明らかにした。さらに、GNRの電子物性を放射光施設NewSUBARUの高輝度軟X線で評価する予定であるが、高輝度軟X線により炭素膜が改質してしまう可能性がある。そこで、酸化グラフェン・PTFE・酸素含有フッ素膜を用いて、軟X線照射による炭素膜の変化についても検討した。O原子を含む官能基を有する場合、その放出時に炭素6員環構造が一部破壊されることが示唆されたが、理想的なGNRはO原子を含まないため、電子物性評価時でもある程度は改質せずに測定が可能であることが予想される。

In this study, a new compound synthesis method and a Hot Mesh Deposition (HMD) method were developed to create a heated metal contact medium (1400℃) near the substrate. The GNR selection process (C22H14) must be completed in order to be able to produce the desired product. The GNR selection process (C22H16) must be completed in order to produce the desired product. The existence of the control medium temperature and the control medium (Ni particle support on the W line) are the main problems of the control system. For the first time in a year, the supply source of the selected product is divided into two parts, and the overlapping of the selected product is divided into two parts. This device is easier to control than the original one. The atomic water element on the substrate surface is supplied to the GNR growth surface, and the quality of the GNR growth surface is improved. The reaction of the polymer carbon film with the atomic water element is discussed in detail. The electronic properties of GNR and GNR are determined by the evaluation of NewSUBARU's high-brightness soft X-ray radiation. The possibility of carbon film modification by high-brightness soft X-ray radiation is also discussed. The carbon film is coated with PTFE, and the carbon film is irradiated with soft X-ray. When O atom contains functional group, carbon 6-membered ring structure is partially broken, and the electronic property is evaluated, the degree of modification is possible.