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A Synthesis of Carbide Nanosheets from 2D Reactants

Research Project

Project/Area Number 17K14080
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Nanomaterials chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Fukuda Katsutoshi  京都大学, 産官学連携本部, 准教授 (80504331)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2019: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2017: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywordsナノシート / 炭化物 / トポタクティック反応 / ナノ物質 / カーボン / モリブデン / 金属 / ナノ材料 / 構造・機能材料 / 合成化学 / X線
Outline of Final Research Achievements

We have succeeded in producing conductive Mo2C nanosheets via a topotactic chemical reaction of exfoliated MoO2 nanosheets obtained from a delamination of layered compounds and organic polymers monolayers. In addition, we could demonstrate a synthetic route for MoO3 nanosheets, that can be hardly synthesized from a common delamination technique, based on a topotactic oxidation of the MoO2 nanosheets. Thus, topotactic structural conversion of the nanosheets has demonstrated significant potential of widening a library of 2D materials.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得らえた炭化モリブデンナノシートは、これまでに知られいるトップダウンによりバルクを薄くしたMXnenナノシートよりも薄い分子レベルで合成できる点に特徴がある。酸化タングステン系でも類似した反応が見られており、ナノサイズ効果を最大限期待できる分子スケールの二次元ナノ材料の合成法となることが期待できる。これらの組成系では、一般的に金属炭化物は酸化物に比べて高いヤング率を持つ上に導電性を示すため、これまでの導電性ナノシートで知られている触媒やキャパシタなどの応用分野以外にも、極薄の超硬材料という新たな分を切り開くかもしれない。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Thickness-induced metal to insulator transition in Ru nanosheets probed by photoemission spectroscopy: Effects of disorder and Coulomb interaction2020

    • Author(s)
      Ootsuki Daiki、Kodera Kenjiro、Shimonaka Daiya、Arita Masashi、Namatame Hirofumi、Taniguchi Masaki、Minohara Makoto、Horiba Koji、Kumigashira Hiroshi、Ikenaga Eiji、Yasui Akira、Uchimoto Yoshiharu、Toyoda Satoshi、Morita Masahito、Fukuda Katsutoshi、Yoshida Teppei
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Issue: 1 Pages: 15411-7

    • DOI

      10.1038/s41598-020-58057-9

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Single-walled carbon nanotube growth at low temperature by alcohol gas source method using Co catalyst: enhancement effects of Al2O3 buffer layer on carbon nanotube yield2019

    • Author(s)
      Takuya Okada, Takahiro Saida, Shigeya Naritsuka, Katsutoshi Fukuda, Takahiro Maruyama
    • Journal Title

      Transactions of the Materials Research Society of Japan,

      Volume: 44 Pages: 65-68

    • NAID

      130007622616

    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] X線分析による二次元ナノ物質の開拓2017

    • Author(s)
      福田 勝利
    • Journal Title

      X線分析の進歩

      Volume: 48 Pages: 93-104

    • NAID

      40021166475

    • Related Report
      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] エネルギー走査型X線回折法による ナノシート単層膜の構造解析2020

    • Author(s)
      福田勝利, 木内久雄, 森田将史, 藤波 想, 仲谷友孝, 安部武志, 海老名保男, 佐々木高義
    • Organizer
      第33回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 剥離ナノシートゾルの冷却による再積層-コロイド相転移2019

    • Author(s)
      〇福田 勝利・森田 将史
    • Organizer
      日本化学会 第99春季年会
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 「ナノシートの構造・組成変換」2019

    • Author(s)
      〇福田 勝利
    • Organizer
      ナノシート科学研究会:ナノシートの表面・界面科学と機能創発
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] 放射光in-plane回折法による モリブデン系ナノシートのトポタクティック炭化/ 酸化反応挙動の解明2018

    • Author(s)
      〇福田勝利, 豊田智史,
    • Organizer
      サイエンスフェスタ
    • Related Report
      2018 Research-status Report
  • [Presentation] Electric polarization at high-k oxides/SiO2 and SiO2/Si interfaces revealed by x-ray photoelectron spectroscopy with external bias field2018

    • Author(s)
      〇Satoshi Toyoda, Katsutoshi Fukuda
    • Organizer
      ACSIN14 & ICSMP26
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 二酸化モリブデン(MoO2)ナノシートのトポタクチック酸化反応2018

    • Author(s)
      福田勝利,豊田智史, 松原英一郎
    • Organizer
      日本化学会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 不良金属の材料設計~貴金属の次元(構造)と軌道占有(電子状態)を制御~2017

    • Author(s)
      豊田智史、森田将史、福田勝利、堀場弘司、組頭広志、松原英一郎
    • Organizer
      応用物理学会関西支部
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 表面分析研究会2017

    • Author(s)
      豊田智史、福田勝利
    • Organizer
      表面電荷反転電子分光(SuCSES)法を用いた酸化物ナノシート/半導体界面における分極状態の深さ方向定量解析
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 福田勝利,豊田智史, 松原英一郎2017

    • Author(s)
      表面X線分析を用いたナノシート炭化現象メカニズムの解析
    • Organizer
      X線分析討論会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] ナノシートコロイド蓄熱材、冷媒及び保冷材2019

    • Inventor(s)
      福田勝利、森田将史
    • Industrial Property Rights Holder
      福田勝利、森田将史
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-032374
    • Filing Date
      2019
    • Related Report
      2018 Research-status Report

URL: 

Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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