フリーNH部位を有するキラルナノグラフェンの合成とスピン輸送特性

2026（令和8）年2月21日
京都大学
科学技術振興機構（JST）

概要

ナノグラフェンとは、炭素と水素から構成されるナノメートルサイズのπ共役系分子を指します。その電子状態はグラフェンに類似したものにとどまらず、ナノグラフェン特有の構造的性質を反映した興味深い性質が多数報告されています。ナノグラフェンの多様性をさらに拡張する戦略として、i）ヘテロ元素の導入、ii）曲面構造の誘起、が重要な分子設計指針として挙げられ、それぞれヘテロナノグラフェン、非平面ナノグラフェンとして分類されています。特に、ねじれた曲面構造を形成することでキラリティが生じ、円二色性（CD）や円偏光発光（CPL）といったキラル光学特性が発現します。近年では、キラリティ誘起スピン選択性（CISS）と呼ばれる現象が注目を集めており、高いスピン偏極率を示す材料の開発が強く求められていました。
京都大学 大学院工学研究科のJorge Labella（ホルヘ・ラベラ） 博士研究員、Osterloh William Ryan（オステロウ・ウィリアム・ライアン) 同 博士研究員、郭 恪安（クオー・ケアン） 同 修士課程2年生、筒井 祐介 同 助教、田中 隆行 同 准教授、関 修平 同 教授の研究グループは、窒素を含むπ共役系分子であるカルバゾールの構造を大きく拡張し、らせん状にねじれた含窒素キラルナノグラフェン分子を合成し、その電子状態の解析およびキラル光学特性の解明を行いました。本分子は、周辺部を適切に拡張することにより、未修飾のNH部位を保持しているにもかかわらず高い安定性を示すことが各種測定結果から明らかとなりました。このことから、本分子は電子材料、光学材料、さらにはスピン材料としても高い性能を有することが期待されます。
本研究成果は、2026年2月21日（現地時間）に米国の国際学術誌「Journal of the American Chemical Society」にオンライン掲載されました。
本研究は以下の支援を受けて行われました。
・日本学術振興会（JSPS） 科学研究費助成事業 特別研究員奨励費 JP25KF0048
・科学技術振興機構（JST） 戦略的創造研究推進事業 CREST「Giant CISS物質:界面陽電子・電子の全運動量制御」（JPMJCR23O3）、同 戦略的創造研究推進事業 さきがけ「テラヘルツトリプルパルス分光法による電子フォノン結合評価技術の開発」（JPMJPR21Q5）、同 創発的研究支援事業「4回対称ナノグラフェンを用いた二次元有機構造体の創出」（JPMJFR232D）

＜プレスリリース資料＞

本文　PDF（1.05MB）

＜論文タイトル＞

“A Stable, NH-Containing Chiral Nanographene: An Electroactive N-Doped π-System for Chiroptics and Spin-Selective Transport ”

DOI：10.1021/jacs.5c20735

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