炭素原子のみで構成されるカーボンナノチューブは、近赤外領域の発光を示す特性を有し、バイオイメージングや通信技術など先端光技術への応用が期待されています。一方で、一般にカーボンナノチューブの発光効率は低く（1％未満）、発光波長もチューブの構造で決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飾を行い部分的な欠陥形成を行うことで、発光効率が向上し発光波長が変化した新たな欠陥発光を生み出せることがわかってきました。しかし、従来技術では修飾反応の違いによらず類似の発光特性が観測されており、さらなる光機能創出には欠陥構造を変化させて選択的に異なる発光波長を生み出すなどの新たな修飾技術を開発することが求められていました。
九州大学大学院 工学研究院および九州大学 カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所（I2CNER）の白木 智丈 准教授、藤ヶ谷 剛彦 教授、加藤 幸一郎 准教授および同大学 工学府博士課程3年の余 博達 氏、修士課程の仲 禎一 氏、青木 榛花 氏（研究当時）、理化学研究所 光量子工学研究センターの加藤 雄一郎 チームリーダー、山下 大喜 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、修飾分子にナノチューブと相互作用をする部位を新たに導入する分子設計を開発し、従来技術よりも大きく長波長化させた欠陥発光を示す欠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、形成させた欠陥部位に選択的かつ高効率に別の分子を後修飾できることを明らかにしました。
今回の発見は、ナノチューブ上に任意の欠陥構造を形成させるという科学的に新しい手法を提供するだけでなく、近赤外光を利用した先端光科学技術の開発に貢献すると期待されます。
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報道担当
理化学研究所 広報室 報道担当
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