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ヘテロ原子ドープグラフェンナノリボンの合成法の開発・物性測定

杂原子掺杂石墨烯纳米带的合成方法及物理性能测量的发展

基本信息

批准号：
13J11059
负责人：
矢野真葵
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究課題は、グラフェンナノリボン(GNR)へのヘテロ原子導入によるp型、n型GNRのボトムアップ合成、および太陽電池としての応用を最終目的としている。本年度は硫黄ドープ窒素ドープGNR用モノマーを有機合成し、前駆体高分子の生成に成功した。また窒素ドープGNR用モノマーについても有機合成の検討を行った。GNRは幅が数ナノメートル以下の縮環導電性高分子であり、その特異的な高移動度を示す性質により太陽電池やトランジスタなどの高性能デバイスへの応用が期待されている。さらにGNRにヘテロ原子を導入したヘテロドープGNRは、HOMO、LUMOの調節ができるため、p型半導体とn型半導体の作製が可能である。有用なn型有機半導体の材料はフラーレンに限られているのが現状であり、n型GNRは新たな高性能n型有機半導体材料として期待される。また、合成したn型GNRとp型GNRからなる高効率太陽電池への応用を目指した。昨年度、新たに合成に成功したアセン軸を有するGNRはヘテロ原子を導入したヘテロ原子ドープGNRのモノマー構造にも応用することができる。末端にチオフェンを導入した硫黄ドープGNR用モノマー、ピリジンを導入した窒素ドープGNR用モノマーの合成および2zone RP-CVD によるGNR化を目指した。アセン軸を有する基本骨格にチオフェンを導入した硫黄ドープGNR用モノマーを有機合成した。合成したモノマーを2zone RP-CVD法を用いてGNR化の条件検討を行い、前駆体高分子の生成をSTM（走査型電子顕微鏡）観察により確認した。GNR化についても、温度条件の検討により生成が見込まれる。ピリジンを有する窒素ドープGNR用モノマーは、クロスカップリング反応の条件検討を多数試みたが、残念ながら成功しなかった。

The purpose of this research is to synthesize the n-type and p-type GNR and to synthesize the n-type GNR and the solar cell. This year, the organic synthesis of sulfur and precursor polymers was successfully carried out. The study of organic synthesis was carried out in the field of organic synthesis. GNR is expected to be used in solar cells with high mobility and unique properties. GNR, HOMO, LUMO regulation, p-type semiconductor and n-type semiconductor manufacturing are possible. N-type organic semiconductor materials are expected to be new and high-performance. High efficiency solar cell applications due to synthesis of n-type GNR and p-type GNR In the past year, the number of successful nuclear reactors has increased. 2zone RP-CVD for GNR The basic structure of the system is: 2zone RP-CVD method was used to investigate the conditions of GNR synthesis, and the formation of precursor polymers was observed by STM (walking electron microscope). GNR changes the temperature conditions and generates the results. The conditions for the selection of candidates are discussed in detail below.