2013 Fiscal Year Annual Research Report
電子ドープされたＣ６０への分子状水素吸着機構の解明～新規な高効率水素吸蔵の実現～
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23360019
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
佐々木 正洋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (80282333)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山田 洋一 筑波大学, 数理物質系, 講師 (20435598)
関場 大一郎 筑波大学, 数理物質系, 講師 (20396807)
朝岡 秀人 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究センター, 研究主幹 (40370340)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 水素吸蔵 / フラーレン / 有機半導体 / 電子ドープ / 電荷移動 |
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| Research Abstract |
電子ドープしたフラーレンと水素分子の結合エネルギーが比較的大きく、電子ドープしたフラーレンは水素吸蔵材料となり得ることが理論的に予想されている。我々は、超音速分子線散乱(MBS)法を応用して、電子のドープされることが知られているC60/Cu(111)表面に水素が室温で吸着し、僅かの昇温で脱離することを明らかにした。本研究は、MBS法に加えて、走査トンネル顕微鏡(STM)観察、イオンによる弾性反跳粒子検出(ERDA)法、中性子反射率(NR)計測、光学歪みセンサー(MOS)計測を用いる事により、水素吸着の詳細を理解し、高性能水素吸蔵材料の設計指針を提案することを目的とする研究を実施した。
平成24年度までに、MBS法と昇温脱離法を組み合わせることにより、C60/Cu(111)表面上の水素は解離吸着していること、基板からの電荷移動の大きい場合、金属表面上のグラフェン上でも可逆的に原子状水素が吸着することを明らかにした。これにより、水素の高効率吸着において、電子ドープされた有機半導体分子の物性が重要である事が明らかになった。
平成25年度は、材料の自由度を高め、アルカリ添加により電子をドープした有機半導体低分子に注目し、その分子配置、電子状態を詳細に検討した。様々な有機半導体低分子、アルカリ金属について検討した結果、原子種、分子種による違いは本質的なものではなく、総じて有機半導体低分子は、分子配置を大きく変えながら電子状態を著しく変化させ、金属的になることが明らかになった。また、水素吸着により半導体結晶の格子歪みの変化を明確に観測した。以上のことから、幾何学的構造変化を通じて生じる電子的状態変化が大きく作用し、水素吸着の著しい促進がおこるものと結論づけることができる。今後、新たな実用水素吸蔵材料開発のため、理論的検討を含めた継続的、直接的検証が求められる。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(21 results)
