2016 Fiscal Year Research-status Report
3次元グラフェンナノリボン構造体「3D-GNR」の合成と機能解明
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15K13302
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
林 卓哉 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (80313831)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
村松 寛之 信州大学, 学術研究院工学系, 助教 (70509984)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | グラフェン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
グラフェンナノリボン（GNR）の3 次元構造体である『3D-GNR』の創成を目指す。グラフェンは優れた電気、熱、機械特性などにより注目されている。一方、GNR はリボン幅やエッジ構造の違いにより、金属または半導体転移し、通常のグラフェンでは発現しない電子的、化学的、磁気的機能の発現が知られる。触媒を利用したCVD 法を利用することで、3 次元GNR の合成を目指す。触媒金属には触媒金属内に多数のポーラス構造を含むニッケルスポンジなどを利用した。炭素源としてメタンを使用しアルゴンガスと共に炉に流した。
事前に還元したニッケルおよびその他の金属触媒を1000℃の炉内に留置して3次元グラフェン構造体を生成した。炭素源の流量を増減することで触媒に生成するグラフェン層数を数層から10数層まで変化させられることがラマン分光により確認できた。ニッケルと比較してクロムなどでは層数は少ない傾向が見られた。いずれの試料においても透過型電子顕微鏡観察では結晶性の高いグラフェンの生成が確認できた。
得られた3次元グラフェンを触媒から分離するために酸処理によって金属触媒を溶解し、洗浄後に凍結乾燥を施すことで立体構造の維持が可能であることが分かった。しかし、洗浄過程での水の表面張力により立体構造が不安定になる問題がみられ、今後の課題となった。
得られた3次元グラフェン構造体は空間が開いているにも関わらず、バルクで疎水性を発揮することが分かった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
多様な触媒を使用した3次元グラフェンの生成には成功しており、生成と物性測定も順調に推移している。また、層数の制御性も高いので流量制御の方向性はよかった。しかし、理想としている連続性の高いグラフェン構造の生成には至っておらず、今回の進捗状況とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで順調に推移している3次元グラフェンの生成を継続して行い、連続性の高いグラフェン生成の条件を模索する。また、より挑戦的に実験を進めるために3次元構造の制御を行った上でグラフェン生成を行えるように実験のセットアップを行っており、成功すれ
ば、より興味深い材料が得られる。
物性測定に関してもミクロな構造の改善によりバルクとしての物理特性特性向上を目指していく。また、電気化学的な特性の測定も試みていく。
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