2023 Fiscal Year Annual Research Report
陽電子ビームによるホウ素単原子シートの構造解析と機能性開拓
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22KJ0662
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
辻川 夕貴 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Keywords | ホウ素 / 二次元表面 / ホウ化銅 / 一次元構造 / ホウ素化合物 / Borophene / Boride |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では近年注目を集めている二次元ホウ素物質に着目し、多彩な構造をとるこれらホウ素物質群を全反射高速陽電子回折法(TRHEPD法)という手法を用いて実験的に直接、構造を解明することを目指して開始された。ホウ素は多彩な結合をとることから、様々な構造を安定してとり得ることが知られる。二次元のホウ素物質もその例にもれず、多彩な構造が計算上安定して存在しうり、走査型トンネル顕微鏡(STM)などの実空間上の電子状態の観測だけでは、その構造を絞りこめないという難しさがあった。本課題で回折法を用いて直接、原子構造を観測することにより、議論のあったCu(111)基板上のホウ素表面の構造を決定するとともに、新たなホウ素表化合物の物理を開拓するにいたった。
本研究では三つのCu基板、Cu(111)、Cu(100)、及びCu(110)基板上のホウ素表面について研究を行った。Cu(111)基板上のホウ素表面はSTMによる先行研究により、単原子層であるBoropheneモデルと、表面でCu原子と再構成を起こすCu-Borideモデルの二つのモデルの間でどちらが正しい構造が議論されていたが、本課題でのTRHEPD測定によって、Cu-Borideモデルが正しいことが判明し、その後の考察で、構造内の一次元ホウ素鎖が電子ドープされ構造の安定性に寄与しているというBumuleneモデルを我々は提案した。このホウ化銅の発見を受けて、他のCu基板においてもホウ素表面合成を行い、Cu(110)基板において新たな二次元秩序相を発見するにいたった。この3×1-B/Cu(110)表面をSTMにより観察したところ、異方的に成長する一次元構造をしており、その内部構造は通常の並進対称性を示さない準周期的な構造を示した。このように、低次元ホウ化物は今後もさらなる物理の探索が期待される。
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Research Products
(6 results)
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[Presentation] Study of a novel copper boride surface on Cu(110) with a one-dimensional quasi-periodic growth2024
Author(s)
Yuki Tsujikawa, Xiaoni Zhang, Kazuki Yamaguchi, Masahiro Haze, Takeru Nakashima, Arpita Varadwaj, Yusuke Sato, Masafumi Horio, Yukio Hasegawa, Fumio Komori, Masaki OshikawaA, Masato Kotsugi, Yasunobu Ando, Takahiro Kondo, and Iwao Matsuda
Organizer
NanospecFY2023
Int'l Joint Research
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[Presentation] 2021T002: TRHEPD法による銅基板上の大面積ホウ素原子シート、ボロフェンの構造解明(最終年度)2024
Author(s)
辻川夕貴, Xiaoni Zhang, 堀尾眞史, 中嶋武, 安藤康伸, 望月出海, 和田健, 兵頭俊夫, 小森文夫, 近藤剛弘, 松田巌
Organizer
2023年度量子ビームサイエンスフェスタ
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