First-Principles Analysis of Oxidation-Induced Structural and Electronic Modulation in Graphene-Based Devices

Research Project

Project/Area Number	25K08422
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 28030:Nanomaterials-related
Research Institution	Tokyo City University
Principal Investigator	河合孝純東京都市大学, デザイン・データ科学部, 教授 (30455571)
Project Period (FY)	2025-04-01 – 2030-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2025)
Budget Amount *help	¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000) Fiscal Year 2029: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2028: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000) Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000) Fiscal Year 2026: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000) Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords	Graphene Oxide / DFT Calculation / Electric Field Effect / Adatom Interaction
Outline of Research at the Start	本研究は、還元型酸化グラフェンにおける酸素含有官能基の挙動とその電子的性質への影響を解明することを目指す。密度汎関数法に基づく第一原理計算と機械学習を組み合わせた分子動力学シミュレーションを用いて、原子レベルでの相互作用メカニズムからマクロスケールでの現象理解への橋渡しとする。特に、エポキシ基やヒドロキシ基などの配置・濃度が電気的特性に与える影響を機械学習モデル等を活用した大規模シミュレーションにより探索し、それらの温度依存性や複合的相互作用について明らかにする。これらの結果からグラフェンの劣化メカニズムの解明とその抑制方法の開発へと研究を展開し、グラフェンのデバイス応用に資することを目指す。