2018 Fiscal Year Annual Research Report
First-principles Theoretical Elucidation and Design of Active Sites in Functional Materials
| Project Area | 3D Active-Site Science |
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26105010
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
森川 良忠 大阪大学, 工学研究科, 教授 (80358184)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
赤木 和人 東北大学, 材料科学高等研究所, 准教授 (50313119)
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| Project Period (FY) |
2014-07-10 – 2019-03-31
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| Keywords | 電子状態 / 密度汎関数理論 / ファン・デル・ワールス / グラフェン / スピントロニクス / 触媒 / X線損傷 / SrTiO3 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
第一原理電子状態計算手法を開発・駆使して、実験的には解明が難しいような原子レベルでの活性サイト構造やその構造が持つ機能を調べ、それらの物質の持つ性質を支配する要因を明らかにし、その知見を元により望ましい性質を持つ物質をデザインする指針を与えることを目指してきた。具体的にはSi中の高濃度Asドーパント、グラフェンに担持したPt単原子触媒の構造と燃料電池電極としての反応性、ZnSnAs2中にドープしたMn周りの局所構造と磁性半導体としての機能、SrTiO3中にドープしたRhの局所構造とその光触媒機能、BEDT-TTF系材料におけるX線照射損傷過程の解明、などで成果があった。本研究による成果で、物質の原子レベルでの局所構造を精度よく、且つ、効率的に求めることができる第一原理電子状態計算プログラムを開発・整備するとともに、それを用いる事により、これまで未解明であった触媒や半導体、有機材料中での局所構造とその物質の持つ物性や化学的反応性の関連が明らかになり、これらの機能を発現する要因が明らかになり、燃料電池電極触媒やSi半導体、希薄磁性半導体、光触媒などでより望ましい性質を持つ物質をデザインする際の指針を与えることができた。特に(1)ファン・デル・ワールス汎関数の実装とその応用、(2)グラフェン表面におけるナフタレン分子層の吸着構造と表面状態、(3) グラフェンに担持されたPt単原子の構造とその触媒活性機構の解明、(4) MnドープZnSnAs2の磁性とそのMn配置に関する距離依存性、(5) RhドープしたSrTiO3の電子状態の解明、(6)BEDT-TTF系材料における「X線照射損傷の活性サイト」の解明、(7)CoをドープしたTiO2の構造解明とトポロジカルデータ解析などの研究で大きな成果があった。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(25 results)
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[Journal Article] Enhancement of CO2 adsorption on oxygen-functionalized epitaxial graphene surface under near-ambient conditions2018
Author(s)
Susumu Yamamoto, Kaori Takeuchi, Yuji Hamamoto, Ro-Ya Liu, Yuichiro Shiozawa, Takanori Koitaya, Takashi Someya, Keiichiro Tashima , Hirokazu Fukidome, Kozo Mukai, Shinya Yoshimoto, Maki Suemitsu, Yoshitada Morikawa, Jun Yoshinobu, Iwao Matsuda
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Journal Title
Phys. Chem. Chem. Phys.
Volume: 20
Pages: 19532-19538
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] First-principles study of polar, nonpolar, and semipolar GaN surfaces during oxide vapor phase epitaxy growth2018
Author(s)
Takahiro Kawamura*, Akira Kitamoto, Mamoru Imade, Masashi Yoshimura, Yusuke Mori, Yoshitada Morikawa, Yoshihiro Kangawa, Koichi Kakimoto, and Toru Akiyama
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Journal Title
Jpn. J. Appl. Phys.
Volume: 57
Pages: 115504-1-7
DOI
Peer Reviewed
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[Book] 3D Local Structure and Functionality Design of Materials2019
Author(s)
H.Daimon, T. Matsushita, F. Matsui, K. Hayashi, W. Vogelei, Y. Wakabayashi, K. Gohara, H. Shioya, J. Yamasaki, H. Sekiguchi, Y.C.Sasaki, Y.Morikawa, Y. Takano, N. Kobayashi, H. Ishii, K. Hirose, T. Fukumura, D. Oka, Y. Kubozono,, H. Goto, H. Yamada, H. Sekiguchi
Total Pages
209
Publisher
Maruzen Publishing, World Scientific
ISBN
978-981-3273-66-5
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