2017 Fiscal Year Research-status Report
Localized electronic states of defect structures in graphene
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17K04971
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
藤井 慎太郎 東京工業大学, 理学院, 特任准教授 (70422558)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | プローブ顕微鏡 / グラフェンナノリボン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで我々はイオンビーム反応や気相反応などのトップダウン手法により作製したグラフェンの欠陥構造を固体表面上に単離し、プローブ顕微鏡による原子レベルの直接的構造観察と密度汎関数法シミュレーションを行うことにより、欠陥構造の構造同定と局在スピン状態の解明を行ってきた。本年度は、より精密な構造制御を行うために、ナノカーボンの表面特異的な重合反応を用いたボトムアップ手法により、エッジ欠陥を持つグラフェンナノリボンを作製した。Au（１１１）表面上に合成されたグラフェンナノリボンについて、走査型トンネル顕微鏡法による構造観察とブレイクジャンクション法による単一分子の電子物性計測を行ったところ、さまざまな分子長を持つ1nm幅のグラフェンナノリボンが表面反応により合成できることが分かった。また、グラフェンナノリボンの両端に局在スピンが発生すること、更に分子長が1nm程度の短いグラフェンナノリボンでは両端に局在するスピン状態の間に相互作用が働き、スピン状態が数百mV程度のエネルギー分裂していることを見出した。以上、ナノカーボンの表面特異的な重合反応を用いたボトムアップ手法によりエッジ欠陥を持つグラフェンナノリボンを合成し、走査型トンネル顕微鏡法とブレイクジャンクション法を駆使することで、グラフェンナノリボンの局在スピン状態の解明に成功した。
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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
本年度は、ナノカーボンの表面特異的な重合反応を用いたボトムアップ手法によりエッジ欠陥を持つグラフェンナノリボンを合成し、走査型トンネル顕微鏡法とブレイクジャンクション法を駆使することで、グラフェンナノリボンの局在スピン状態の解明に成功した。研究計画ではトップダウン手法によるグラフェン構造の作製を念頭においていたが、ボトムアップ手法を用いることでより精密な構造制御ができることが分かった。研究課題はおおむね順調に進展しており、今後はより精密な構造制御にもとづいたグラフェンの局在スピンの制御を目指す。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度はナノカーボンの表面特異的な重合反応を用いたボトムアップ手法によりエッジ欠陥を持つグラフェンナノリボンを合成し、走査型トンネル顕微鏡法とブレイクジャンクション法を駆使することで、グラフェンナノリボンの局在スピン状態の解明に成功した。そこで、今度は第一原理計算を駆使した電子状態シミュレーションを行うことで、グラフェンナノリボンの局在スピン状態の理論的サポートを得る。そして、局在スピンの発生や局在スピン間の相互作用の起源について明らかにする。
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| Causes of Carryover |
グラフェンナノリボンの電子状態シミュレーションの予備計算について、モデリングや計算方法の工夫により、スパコンの使用時間が計画当初よりも短縮できた。このため未使用額が生じた。次年度のスパコン利用料に当てる。
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