文献

J-GLOBAL ID：202002246242076817   整理番号：20A2335639

局所化学および超分子化学官能化によるカーボンナノチューブ光ルミネセンス変調【JST・京大機械翻訳】

Carbon Nanotube Photoluminescence Modulation by Local Chemical and Supramolecular Chemical Functionalization

著者 (5件)： Shiraki Tomohiro (Department of Applied Chemistry, Kyushu University, Japan) ,  Shiraki Tomohiro (International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (WPI-I2CNER), Kyushu University, Japan) ,  Miyauchi Yuhei (Institute of Advanced Energy, Kyoto University, Kyoto, Japan) ,  Matsuda Kazunari (Institute of Advanced Energy, Kyoto University, Kyoto, Japan) ,  Nakashima Naotoshi (International Institute for Carbon-Neutral Energy Research (WPI-I2CNER), Kyushu University, Japan)
資料名： Accounts of Chemical Research  (Accounts of Chemical Research)
巻： 53  号： 9  ページ： 1846-1859  発行年： 2020年 
JST資料番号： B0966A  ISSN： 0001-4842  CODEN： ACHRE4  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： アメリカ合衆国 (USA)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： カーボンナノチューブ(CNT)はナノサイエンスとナノテクノロジーの中心的材料である。円筒グラフェンから成る単層カーボンナノチューブ(SWCNT)は,それらの圧延方法(キラリティー)に依存して金属(met)または半導体(sc)特性を示す。sc-SWCNTは近赤外(NIR)領域における吸収と光ルミネセンス(PL)の特徴的なキラリティー依存性光学特性を示した。これらは,強い量子閉じ込めと弱い誘電スクリーニングを与える,明確なナノ構造を有する半導体結晶sp2炭素ネットワークを有する,それらの高π共役構造に由来する。その結果,SWCNTの光照射は,室温でも安定で移動性の励起子(励起電子-正孔対)を生成し,励起子特性はSWCNT中のこのような光学現象を支配した。しかし,移動励起子は,チューブエッジとの衝突を含む非放射緩和とより低い暗状態への緩和により,PL効率を低下させる。PLに対する移動励起子の効率的な使用に関するブレークスルーは,SWCNTの局所的化学官能化によって最近達成され,そこでは化学反応がチューブ構造中に酸素とsp3炭素原子の局所欠陥を導入する。欠陥ドーピングは,より狭いバンドギャップを持ち,局所官能化SWCNT(lf-SWCNT)を提供する移動励起子をトラップする新しい発光ドープサイトを生成した。結果として,局在化励起子は,非改質SWCNTの元のE_11 PLと比較して,赤方偏移波長でE_11*PLを生成し,PL量子収率を高めた。このアカウントでは,光物理学,理論計算,およびin situ PL分光法と組み合わせた電気化学による解析に基づくlf-SWCNTの基本的な性質を明らかにした。新しい洞察は,局所励起子から誘導されるNIR E_11*PLの波長領域を拡張することを可能にし,そこでは,アップコンバージョンが熱活性化を通してより高いエネルギーPLを生成し,ビス-アリールジアゾニウム改質剤を用いた近位ドープサイト形成が,典型的なE_11*PLよりはるかに低いエネルギーPLを提供する。さらに,化学反応支配ドーピング過程により,改質剤の分子構造設計は官能化lf-SWCNTの生成に成功した。すなわち,分子関数をそれらのPL変調のためにドープしたサイトに組み込んだ。E_11*PLの波長変化/スイッチングは,分子認識とイミン化学を用いた超分子アプローチによって選択的に起こる。したがって,SWCNTの局所化学官能化は,特性を設計し,lf-SWCNTの新しい機能を作り出すための鍵である。Lf-SWCNTのドープサイト特性の基本的な理解と励起子と欠陥工学のための分子駆動アプローチは,これらの材料の固有の性質を明らかにし,SWCNTベースのナノテクノロジーを次の段階に上げるのに重要である。得られた材料は,量子情報技術におけるバイオ/医学分析と単一光子エミッタのための高性能NIR-IIイメージングとセンシングの分野で興味深い。Copyright 2020 American Chemical Society All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 正孔 ,  発光 ,  半導体 ,  *光ルミネセンス ,  励起子 ,  波長 ,  画像処理 ,  ドーピング ,  緩和現象 ,  近赤外線 ,  *官能化 ,  バンドギャップ ,  *超分子 ,  単層カーボンナノチューブ ,  グラフェン

分類 (2件)： 太陽電池  (NC03084O) ,  原子・分子のクラスタ  (BH09030O)

タイトルに関連する用語 (6件)： 局所化 ,  超分子化学 ,  官能化 ,  カーボンナノチューブ ,  光ルミネセンス ,  変調