2015 Fiscal Year Research-status Report
グラフェン集積構造を持つ炭素物質への磁場効果とそれによって誘導される新機能
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15K17808
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
浜崎 亜富 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (60510120)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | グラフェン集積構造体 / 磁気配向 / 軽質油分量 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、グラフェン集積構造を持つ炭素物質構造の磁場制御を目指している。
比較的低分子量の炭素物質は加熱による溶融過程でメソフェーズを経由する。メソフェーズは結晶子と油分で構成される異方性構造の球晶で、熱処理を継続すると、球晶同士が融合して異方性構造を持つ黒鉛様構造の固体、すなわち黒鉛前駆体となる。メソフェーズは液晶のように磁場で配向することが知られ、磁気配向の起こり易さは、結晶子の大きさや密度に依存すると推測される。しかし、ピッチ系原料は天然物由来であり、初期段階ですでに未発達な結晶子（XRD 測定で原料中に炭素六角網面の積層構造が見える）を含むため、加熱処理時の結晶子の大きさや油分量を定量的に解析するには適当ではない。当該年度は磁場効果に最適な環境を探索するため，原料を石炭ピッチからナフタレンに変えて実験系を単純化した。
実験の結果、原料中の軽質油分量を石炭ピッチよりも増加させると、磁場によるグラフェン集積構造体の配向は促進することが示されたが、極端に軽質油分量が多い場合は磁気配向が若干低下する事がわかった。最も磁場効果が大きかった状態について、油分量や内部の炭素構造体の成長度合いを評価している最中である。
今後の実験計画として、現在は熱処理時の大半に磁場を印加しているが、これをピンポイントな印加に帰ることが可能となる見込である。同時に現在 10 テスラ(T) 級超伝導磁石を用いて研究を行っているところを、3 T 級電磁石、あるいは１T 程度の永久磁石で実験を行い、産業的な実用化に向けてのアプローチも行う予定である。
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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
当該年度は主に磁場効果に最適な環境の探索を行ったが、これは当初計画では平成28年度に実施する予定の課題である。当初、平成27年度は機構の解明を行う予定で、この実験を行うにあたっては新規に装置（温調ステージ）を自作する必要があった。しかし、実験に必要なスペックがなかなか達成できず、現状ですぐに実験を実施できた前述の研究を同時に実施した。温調ステージ作成にあたっての問題点は電源部分の容量不足であり、従来はスイッチング電源を用いる計画であったところを、より大きな出力が確保できる整流器を用いた方式に変え、大幅な出力増加を行うことに成功したので、まもなく実験が開始できる見込である。
上記のように、平成27年度の実施計画自体は遅れているが、平成28年度に行う予定であった研究が順調に進んでおり、研究課題全体における進捗状況はおおむね順調である。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度に実施予定であった磁場効果の機構解明について、準備が整い次第実施する。平成28年度に実施予定であった最適な環境の探索については、既に実験が進行しており、これについても明確な結論が得られるように引き続き実験を行う。
平成28年度から29年度にかけて実施予定のグラファイト系物質の調整についても、重要となる前駆体の調製が順調に進んでいるため、上半期より実験が開始できる見込である。
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| Causes of Carryover |
当初計画で見込んだ額より安価に研究が進んだため、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成28年度請求額と合わせ、実験に必要な消耗品の購入に充てる予定である。
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