2009 Fiscal Year Annual Research Report
ナノグラフェンの端の精密科学:エッジ状態の解明と機能
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20001006
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
榎 敏明 Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 教授 (10113424)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福井 賢一 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60262143)
高井 和之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (80334514)
若林 克法 広島大学, 大学院・先端物質科学研究科, 助教 (50325156)
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| Keywords | 走査プローブ顕微鏡 / 電子・電気材料 / 磁性 / ナノ材料 / 表面・界面物性 |
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| Research Abstract |
(1) ナノグラフェンが3次元的無秩序ネットワークを組む活性炭素繊維(ACF)のエッジ状態スピンの動的挙動をESRと伝導度により明らかにした。30K以上の高温では、ナノグラフェン間の電子ホッピングが頻繁に起こり、エッジ状態スピンは、動的先鋭化の影響を受ける。ここでは、ナノグラフェンシート一枚の磁気挙動が浮き彫りにされ、局在エッジ状態スピンと伝導π電子の間に大きな相互作用のあることが明らかとなった。また、30K以下の低温では、ESRシグナルは不均一なブロードニングを受け、一つ一つのナノグラフェンが異なる磁気環境にあることが明らかとなった。また、このことから、任意形状のナノグラフェンはフェリ磁性構造をもつことが明らかとなった。
(2) ACFのナノグラフェン端をスルホン基で修飾し、水吸着を行うと、ナノグラフェンシートがフェリ磁性的挙動を示すことが明らかとなった。
(3) ナノグラフェンリボンのNEXAFSスペクトルの熱処理依存性を解明した。未処理試料においては、Fermi準位付近にエッジ状態が観測され、2000℃付近の熱処理により、グラフェン端が消滅し、エッジ状態の寄与がなくなることが見出された。また、同一試料を用いたESR測定から、エッジ状態は局在スピンを持つことが明らかとなった。
(4) エッジ状態が発現するphenaleny1が連結された骨格をもち、段階的Redox特性をもつ分子をHOPG上に固定化し、電気化学SPMで孤立分子の観察に成功した。Redox過程に対応した分子の電子状態変化の測定を継続中である。
(5) グラフェンにおける端構造に依存したコーン異常を理論的に解明し、ラマン分光実験の解析をサポートした。またナノリボン接合系における整流特性と端構造との関係性を理論に明らかにした。
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[Presentation] Carbon Based Nanostructured Materials2009
Author(s)
榎敏明
Organizer
International Conference on Processing & Manufacturing of Advanced Materials, Processing, Fabrications, Properties, Applications(THERMEC'2009)
Place of Presentation
ベルリン(ドイツ)(招待)
Year and Date
2009-08-29
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