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Photo-oxidative doping in $$pi$$-conjugated zig-zag chain of carbon atoms with sulfur-functional group

硫黄官能基を持つ$$pi$$共役炭素原子ジグザグ鎖おける光酸化ドーピング

池浦 広美*; 関口 哲弘

Ikeura, Hiromi*; Sekiguchi, Tetsuhiro

-SCH$$_{3}$$側鎖をもつトランス-ポリアセチレン(PA)骨格の光酸化ドーピング過程を研究した。本分子系はジグザグ状のグラフェン-ナノリボン末端のヘテロ置換による材料機能化に関連している。硫黄K殻X線吸収端近傍構造(XANES)分光法を用い、S-CH$$_{3}$$と大気O$$_{2}$$との反応によりPA骨格に結合したS(O)CH$$_{3}$$や-SO$$_{3}$$$$^{-}$$など酸化生成物が選択的に生じることを示した。硫黄の酸化状態とXANESピーク位置との相関から、CH$$_{3}$$S$$^{delta+}$$ -PA$$^{delta-}$$の部分電荷分布を評価した。陽電荷的な硫黄原子は高い電気陰性度の酸素原子をより引き付け、更なる光酸化を促進すると期待できる。SO$$_{3}$$$$^{-}$$側鎖が生成していることから、明らかにPA骨格へのホールドーピングが起こっている。本結果はUV光照射を用いた原子レベルにおけるドーピング制御や空間選択ドーピングといった創製戦略を提供する。

Photo-oxidative doping processes were studied for the trans-polyacetylene (PA) backbone with the -SCH$$_{3}$$ side group as a chemically representative of the S-functionalized zig-zag graphene nanoribbon edge. Sulfur K-edge X-ray absorption near edge structure (XANES) spectroscopy indicates that photochemical reaction of S-CH$$_{3}$$ with atmospheric O$$_{2}$$ forms selectively oxidized products such as -S(O)CH$$_{3}$$ and -SO$$_{3}$$$$^{-}$$ bound to the (PA) backbone. Using the correlation between the oxidation states of sulfur and the XANES peak positions, the partial charge distribution of CH$$_{3}$$S$$^{delta+}$$ -PA$$^{delta-}$$ has been estimated. The results can provide some strategy for area-selective and controllable doping processes of atomic-scale molecular systems with the assistance of UV light.

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パーセンタイル:100

分野:Physics, Applied

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