| Project Area | Surface hydrogen engineering: Utilization of spillover hydrogen and verification of quantum tunneling effect |
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| Project/Area Number |
21H05101
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Transformative Research Areas (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Transformative Research Areas, Section (II)
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
Hinuma Yoyo 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80648238)
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| Project Period (FY) |
2021-08-23 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥10,920,000 (Direct Cost: ¥8,400,000、Indirect Cost: ¥2,520,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
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| Keywords | 表面水素工学 / 計算科学 / 水素拡散 / グラフェン / 仕事関数 / 量子トンネル効果 / スピルオーバー水素 / 第一原理計算 |
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| Outline of Research at the Start |
「Hは固体表面・界面でどう動くか？」の問いに応えるため、予備的な一歩として、1) H吸着サイトの自動判定手法の構築を行う。室温付近での量子トンネル効果はH移動度を大きく向上させるため、2) 量子トンネル効果が絡むHスピルオーバーメカニズムの提案を検討する。さらに、表面・界面のHのみが有する特徴を生かした新材料開発を行うため、3) 異種界面Hスピルオーバーの制御因子を探索する。これらにより、Hスピルオーバー系の挙動解明を行い、新機能創出への道筋をつける。併せて、実験による領域の他の計画研究に対し、理論的視点からサポートする。
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| Outline of Final Research Achievements |
"Moving hydrogen efficiently" is an important issue toward a hydrogen society. The hydrogen-on-graphene system was considered as an example of hydrogen moving on a surface. Hydrogen can be diffused more easily by adsorbing graphene on a gold support and transferring some of the graphene's electrons to the gold support. Atomic-level models are required for first-principles calculations, and new methods for modeling surface properties, including surface diffusion, were developed.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
物質表面で「うまく水素を動かす」ための方法論として、物質間の電子準位の違いをうまく活用し、水素を正に帯電させることを、グラフェン状の水素拡散で発見した。学理が見つかったことで、他の系での活用が期待できる。表面特性モデル作成に関する手法は系を問わない汎用的なものであり、様々な分野で活躍できるため、学術的意義が高い。
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