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Research Results 研究成果

カーボンナノチューブの近赤外発光の波长制御?高机能化技术を开発

-バイオイメージングや先端光科学技术の开発に期待- 2022.11.22
研究成果Technology

ポイント

  • 化学修飾により?陥※1 導?を?ったカーボンナノチューブは近?外発光を?し、さらなる?機能素?開発のために発光特性を決定づける?陥構造を制御する技術開発が求められていた。
  • 本研究で従来技術よりも?波?化した発光を選択的に?す?陥構造を形成させるための修飾分?の設計指針を開拓した。さらに本設計がクリックケミストリー※2 によって多様に分?を事後修飾できることを?した。
  • 今后、?深度??分解能のバイオイメージングや医疗センシング材料、通信帯域に対応した室温単?光?発?素?などの量?技术开発に贡献することが期待。

概要

 炭素原?のみで构成されるカーボンナノチューブは、近?外领域の発光を?す特性を有し、バイオイメージングや通信技术など先端光技术への応?が期待されています。??で、?般にカーボンナノチューブの発光効率は低く(1%未満)、発光波?もチューブの构造で决定される制限がありました。最近、カーボンナノチューブに化学修饰を?い部分的な?陥形成を?うことで、発光効率が向上し発光波?が変化した新たな?陥発光を?み出せることがわかってきました。しかし、従来技术では修饰反応の违いによらず类似の発光特性が観测されており、さらなる光机能创出には?陥构造を変化させて选択的に异なる発光波?を?み出すなどの新たな修饰技术を开発することが求められていました。
 九州?学?学院?学研究院および九州?学カーボンニュートラル?エネルギー国際研究所(I2CNER)の??智丈准教授、藤ヶ?剛彦教授、加藤幸?郎准教授および同?学?学府博?課程3 年の余博達?、修?課程の仲禎??、??榛花?(研究当時)、理化学研究所光量??学研究センターの加藤雄?郎チームリーダー、?下?喜訪問研究員、藤井瞬基礎科学特別研究員(研究当時)らの研究グループは、修飾分?にナノチューブと相互作?をする部位を新たに導?する分?設計を開発し、従来技術よりも?きく?波?化させた?陥発光を?す?陥配置を選択的に形成させることに成功しました。さらに今回の設計では、クリックケミストリーという技術を使って、形成させた?陥部位に選択的かつ?効率に別の分?を後修飾できることを明らかにしました。
 今回の発?は、ナノチューブ上に任意の?陥构造を形成させるという科学的に新しい?法を提供するだけでなく、近?外光を利?した先端光科学技术の开発に贡献すると期待されます。
 本研究成果は、2022 年11 ?17 ?(?)に?国化学会の国際学術誌「ACS Nano」にオンライン掲載されました。

欠陥発光を示す修饰カーボンナノチューブの模式図

用语解説

(※1) ?陥
?般に无机半导体のような材料は、ある种の元素が周期的に规则正しく配列した结晶构造により形成されています。ここに、异种元素の导?や构成元素の?损、また今回のように结合混成の変化が起きると、その部位が构造の?陥となります。この?陥导?によって、结晶构造の対称性や电?的特性の変化が起きることで、新たな机能が発现しうることから、新材料??机能性材料の创出?段として注?されています。
(※2) クリックケミストリー
ベルトがバックルで“カチッ”と固定されるように、分?同?を?効率かつ?選択的に結合できる化学反応の総称。クリックケミストリーは2022 年のノーベル化学賞を授与され、今後様々な分野への応?も期待されています。

论文情报

掲載誌:ACS Nano
タイトル:
著者名:Boda Yu, Sadahito Naka, Haruka Aoki, Koichiro Kato, Daiki Yamashita, Shun Fujii, Yuichiro K. Kato, Tsuyohiko Fujigaya, Tomohiro Shiraki
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