2020 Fiscal Year Research-status Report
高分子・超分子内エネルギー変換過程の時間分解ベクターポテンシャル分光
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18K05047
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| Research Institution | Kanazawa Institute of Technology |
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Principal Investigator |
芦野 慎 金沢工業大学, 工学部, 准教授 (70247435)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | グラフェンナノリボン / ブリッジ構造 / 曲げ抵抗(Bending Rigidity) / ガウス率(Gaussian Modulus) / 3次元力場分光法 / 熱エネルギー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
以下に示す研究成果から、フリースタンディング状グラフェン表面では、熱エネルギーにより容易に大きな凸状構造が形成されることを突き止めた。炭素原子の２次元シート(グラフェン)がチューブ状に巻かれた単層カーボンナノチューブの軸方向に亀裂が生じると(unzip化されて)リボン状のグラフェン(Graphene Nanoribbon:GNR)が形成されることを原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscopy:AFM)像の精密解析から明らかにした。また、GNRは曲率を持つブリッジ構造を取り、両端は表面が酸化されたシリコン基板と結合し固定されていることも明らかになった。ブリッジ状GNR表面に対し、AFMを土台にした３次元力場分光法による測定を行った。測定中に同時に得られたブリッジ状GNR表面の原子像を基に、炭素原子からなる六角格子の中心(Hollow：Ｈ)部分と炭素原子(Carbon:Ｃ)部分から得られた各スペクトルとブリッジ状GNR表面の各部分の局所的な曲率との関係について精密解析を行った。その結果、1)表面吸着エネルギー(Adhesion Energy)はブリッジ状GNR表面曲率の２乗に比例する、2)AFM探針先端原子との引力相互作用によりGNR表面原子は鉛直方向上向きに移動する、3)GNR表面に比較的大きな凸状構造が形成される、4)凸状構造の形成エネルギーは熱エネルギーと同等である、以上について明らかになった。これより、グラフェンの機械的特性、特に、フレキシビリティーを評価する２つパラメータ：曲げ抵抗(Bending Rigidity)とガウス率(Gaussian Modulus)を特定することに世界で初めて成功した。特に、Ｃ部分で得られた比較的大きな負のガウス率は、熱エネルギーにより凸状構造が容易に形成されることを示しており、先端部への電荷の局在化を示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
３次元力場分光法で得られたデータの精密解析とその物理的な意味を考察するために、予想以上に時間を要したため、新たな実験の実施が遅れてしまっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究体制は整いつつあるので、分業制を導入することで、効率化を図る予定である。
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| Causes of Carryover |
データ解析とそれに基づく論文執筆を行う傍ら、実験装置の構成の最終的な検討と各部分の具体的な設計を行って来たため、見積もり段階までで、業者への正式な発注は年度を跨いで実施することになったため。
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