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

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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。