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グラフェンの光操作による超薄膜電子材料の創出

Research Project

Project/Area Number 22K05052
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
Research InstitutionYamaguchi University

Principal Investigator

鈴木 康孝  山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (30634753)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 守友 博紀  津山工業高等専門学校, 総合理工学科, 講師 (30803548)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywordsナノシート / 物理化学 / 機能物質科学
Outline of Research at the Start

本研究では、グラフェンのように光吸収のあるナノシートの光操作の学理を導くことを目指す。まず、剥離したシートのコロイドが容易に得られる酸化グラフェン(GO)を試料に用い、光操作によるGOナノシート一枚一枚の位置・配向の制御を可能にする。明らかにしたGOの光操作技術を基盤として、機能性に富むナノマテリアルのユニット構造であるGOと異種ナノシートとのヘテロ構造の作製、またそれらの電子物性の解析、グラフェンをはじめとするGO以外のナノシートへの光操作技術の展開、を行う。

Outline of Annual Research Achievements

研究代表者は、ナノシートの光マニュピレーションの先駆者である。本研究では、酸化グラフェンの位置と配向の自在制御に取り組んだ。電極材料として期待されているニオブ酸ナノシート、チタン酸ナノシートとの異種ナノシート積層体をナノシート同士の重なりを制御しながら生成することが可能であることを見出した。また、基板に堆積された状態の酸化グラフェンを液中から取り出すことが可能であることを明らかにした。グラフェンの酸化状態を反応条件を制御することで、酸素官能基の種類を制御した。黒鉛の鱗状結晶を、発煙硝酸を用いて酸化し、アンモニアで中和することで、酸素官能基の種類をエポキシ基のみにした、酸化グラフェンの分散液を得ることに成功した。合成した酸化グラフェンをX線蛍光分析によって分析した結果、目的とした官能基がエポキシ基のみの酸化グラフェンを合成できていることを確認した。また、酸化グラフェンの分散液の顕微鏡観察、また、光マニピュレーション挙動の調査も行なった。次に、Hummers法を用いた酸化グラフェンの合成にも取り組んでいる。また、光マニピュレーションを通した、酸化グラフェンのマイクロメートルスケールの位置制御を通して市販のマイクロメートルスケールに作られた櫛形2端子電極に酸化グラフェン単一層をデポジットすることに成功し、伝導率の測定を行なった。その結果、電極に堆積された状態の酸化グラフェン単一層は、伝導率が比較的高いことが明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

これまでの研究内容をまとめた投稿論文の作成を行い、材料系の雑誌に投稿を行なった。今のところ、リジェクトされて掲載には至っていないが、これからも掲載されるように論文のブラッシュアップと再投稿を行なっていく。また、昨年度までで明らかになった知見を用いて、今年度のテーマの目的、推進方向は明らかであるため、研究のさらなる進展を目指して研究を継続している。

Strategy for Future Research Activity

二端子法を用いた電気伝導率の測定の結果、酸化グラフェン単一層は絶縁体、半導体ではなく、比較的電気伝導率が高い物質であることが明らかになった。そのため、数マイクロメートルのスケールの微小領域で4端子測定を行わなければならないことがわかった。そのため、電子線リソグラフィーやマスクレス露光装置を用いた微細な電極作製を行うことで、酸化グラフェン単一層の電気伝導率の測定を、まず可能にする。単一層の測定を可能にした後、酸化グラフェンの積層数や積層の重なりによる電気伝導率の依存性を明らかにする。その後、Hummers法やBrodie法などの酸化グラフェンの作製方法による電気伝導率の依存性を明らかにしていく。また、その他、酸化物ナノシートやカルコゲンナノシートなど様々なナノシートとのヘテロ積層体の電気伝導率の違いを明らかにしていく予定である。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results)

  • [Journal Article] Ferroelectricity of alkylamide-substituted triptycene derivatives2024

    • Author(s)
      Mizoue Ryohei、Takeda Takashi、Dekura Shun、Kato Mikiya、Fukui Tomoya、Shoji Yoshiaki、Fukushima Takanori、Yamane Saya、Suzuki Yasutaka、Kawamata Jun、Akutagawa Tomoyuki
    • Journal Title

      Journal of Materials Chemistry C

      Volume: 12 Issue: 15 Pages: 5578-5586

    • DOI

      10.1039/d3tc04752k

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Real-Time Monitoring of Adsorption-Induced Scrolling of Colloidal Inorganic Nanosheets2024

    • Author(s)
      Harada Takumi、Suzuki Yasutaka、Nakato Teruyuki、Breu Josef、Kawamata Jun
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 40 Issue: 17 Pages: 9189-9196

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.4c00560

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Noninvasive Three-dimensional Assessment of Single Molecular Crystals Using Multiphoton Microscopic Observation and Their Deformation-induced Emission Characteristics2023

    • Author(s)
      Suzuki Yasutaka、Koga Satoshi、Kitaura Kana、Kawamata Jun、Yano Keigo、Hoshino Norihisa、Akutagawa Tomoyuki、Hayashi Shotaro
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: 39 Issue: 33 Pages: 11646-11652

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.3c01030

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Chiral Plastic Crystal of Solid-State Dual Rotators2023

    • Author(s)
      Sato Chisato、Takeda Takashi、Dekura Shun、Suzuki Yasutaka、Kawamata Jun、Akutagawa Tomoyuki
    • Journal Title

      Crystal Growth & Design

      Volume: 23 Issue: 8 Pages: 5889-5898

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.3c00495

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] ROTATIONAL MOTION OF AN EXFOLIATED FLUOROHECTORITE IN WATER BY ILLUMINATION OF A CIRCULAR POLARIZED LASER BEAM2022

    • Author(s)
      Takumi Harada, Yasutaka Suzuki, and Jun Kawamata
    • Journal Title

      Clay Science

      Volume: asap

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Formation of a giant anisotropically ordered assembled structure of inorganic nanosheets through optically induced stream2022

    • Author(s)
      Yasutaka Suzuki, Takashi Nagashita, Akira Ikeda, Katsuhiro Ishii, Toshiaki Iwai, Teruyuki Nakato, Jun Kawamata.
    • Journal Title

      Langmuir

      Volume: - Issue: 21 Pages: 6647-6652

    • DOI

      10.1021/acs.langmuir.2c00528

    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Scrolling of nanosheets by adsorption of stilbazolium dyes2023

    • Author(s)
      akumi Harada, Yasutaka Suzuki, Teruyuki Nakato, Josef Breu, Jun Kawamata
    • Organizer
      EUROCLAY
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Adsorption dynamics of organic compound onto a single layer nanosheet monitored by means of the two-photon fluorescence correlation spectroscopy2023

    • Author(s)
      Yuya Minami, Yasutaka Suzuki, Katsuhiro Ishii, and Jun Kawamata
    • Organizer
      The Fourteenth Japan-Finland Joint Symposium on Optics in Engineering
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Microscopic Observation of Delaminated Ordered Interstratification Phased Clay-Organic Hybrids2023

    • Author(s)
      Mahito Shintaku, Shuji Nakao, Yasutaka Suzuki, Seiji Tani, and Jun Kawamata
    • Organizer
      4th International Conference on Material Science
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Fabrication of ordered interstratification phased hybrids consisting of several photo-functional amphiphiles with different length of alkyl chains2022

    • Author(s)
      Mahito Shintaku, Yasutaka Suzuki, Jun Kawamata
    • Organizer
      XVII ICC
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hybridization of organic compound onto optically manipulated clay surface2022

    • Author(s)
      Takumi Harada, Masahiro Yahara, Yasutaka Suzuki, Jun Kawamata
    • Organizer
      XVII ICC
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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