高い光学異方性を備えた極細幅の無機ナノリボンを実現~絶縁性のナノ空間を反応場とした精密合成~

025-09-24 東京大学,産業技術総合研究所,大阪大学,科学技術振興機構

東京大学大学院新領域創成科学研究科の研究チームは、極めて細い無機ナノリボンの合成に成功した。絶縁性のナノ空間を反応場として利用し、原子レベルで反応を精密に制御することで、従来困難だった数ナノメートル幅のリボン状結晶を作製。得られたナノリボンは非常に高い光学異方性を示し、光の偏光方向に応じて異なる応答を示す。これは次世代の光・電子デバイスや量子材料の開発に資する成果であり、ナノ空間を利用した合成戦略の有効性を裏付ける。成果はNature Communicationsに掲載された。

高い光学異方性を備えた極細幅の無機ナノリボンを実現~絶縁性のナノ空間を反応場とした精密合成~
図1:BNナノチューブを反応場としたMoS2ナノリボンの合成
(a)BNナノチューブの構造モデル(b)無機分子(Mo₄S₄)の熱処理によるMoS₂ナノリボンの合成(c)MoS2ナノリボンの電子顕微鏡写真

<関連情報>

絶縁性ナノチューブにおける光学異方性を持つ数ナノメートルMoS2ナノリボンの閉じ込め成長 Confined Growth of Few-Nanometer MoS2 Nanoribbons with Optical Anisotropy in Insulating Nanotubes

Takumi Tanaka,Yuta Sato,Motoki Aizaki,Shinpei Furusawa,Ryosuke Senga,Kazu Suenaga,Takahiko Endo,Yasumitsu Miyata,and Yusuke Nakanishi
Nano Letters  Published: September 23, 2025
DOI:https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.5c03638

Abstract

One-dimensional (1D) nanoribbons of transition metal dichalcogenides (TMDs) are predicted to exhibit exotic quantum phenomena that make them attractive for use in nanoscale electronic and spintronic devices. However, exploring the potential of ultranarrow TMD nanoribbons remains a challenge due to the lack of a suitable platform. Here, we report the atomically precise growth of ultranarrow MoS2 nanoribbons within boron nitride nanotubes (BNNTs). The insulating nature of BNNTs enables direct optical probing of the encapsulated species without perturbing their intrinsic properties. Atomic-resolution transmission electron microscopy reveals the preferential growth of bilayers along the zigzag direction. Raman spectra confirm that the encapsulated structures experience significant strain. Angle-resolved polarized Raman spectroscopy reveals strong optical anisotropy in the 1D geometry, markedly distinct from that of the isotropic 2D MoS2 sheets. Our approach offers an ideal platform for exploring intrinsic optical properties and device applications in ultranarrow TMD nanoribbons.

0501セラミックス及び無機化学製品
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