Optical properties control of advanced functional nanomaterials using spatially selective chemical reactions

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化学合成法や気相成長法などにより，さまざまなナノ物質が合成され，それらの基礎および応用研究が進展している。ナノ物質は，その特異な化学的，光学的な特徴から，触媒や電子デバイスなど，さまざまな先進的な応用が期待されている。本研究では，電子線誘起反応を用いて機能性ナノ物質を空間選択的に合成する手法を確立することを目的とする。また，ナノ物質の二次元ナノ配列体を作製し，ナノ物質間の強結合相互作用と配列体の構造共鳴により，光特性制御を実現することを目的とする。本年度は，基板上に有機結晶を成膜し，これに電子線や紫外レーザーを照射して化学反応を誘起し，あらたな物質を合成することを計画した。多環芳香族化合物を研究対象として電子線を照射すると，2量体や3量体が生成すること，この多量化反応は複数の多環芳香族化合物において起こることが明らかとなった。また，同様の反応は，紫外線を用いても誘起することが可能である。紫外線を用いる場合，粉末試料を対象とすることが可能で，昇華精製により，反応物を分離可能であることが明らかとなった。分離後の化合物は，単量体に比べ，長波長域において吸収や発光を示す。この結果は，多量化により化合物の共役長が拡張することを示す。次に，集束した紫外レーザー光に対して，試料をピエゾステージにより走査することで，二次元的なパターンを作製した。描画部分において，強い発光が観測されること，光照射量により発光強度を調整することができることを明らかにした。描画パターンを溶媒で洗浄した結果，描画部においてのみ発光種が残ることが明らかとなった。さらに，描画部分の質量分析を行った結果，より高次の多量体が生成していることが明らかとなった。この結果は，難溶性の化合物を直接基板上に合成できることを示す。