• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2012 Fiscal Year Research-status Report

グラフェン・ナノ構造の電気伝導

Research Project

Project/Area Number 24540339
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

中西 毅  独立行政法人産業技術総合研究所, ナノシステム研究部門, 主任研究員 (00301771)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 安藤 恒也  東京工業大学, 理工学研究科, 特命教授 (90011725)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywordsグラフェン / 有効質量理論 / 電気伝導
Research Abstract

この研究では層欠陥、周期構造などナノ構造があるグラフェンの電気伝導、電子状態などを理論的に研究し、トポロジカルに特異な2次元系でのメゾスコピック現象を解明し予言することを目的とする。
今年度は最初に、表面に層欠陥を含む多層グラフェンにおいて電気伝導を有効質量近似の方法で調べた。その結果、電気伝導の谷状態に依存する異方性すなわち谷分極伝導を示した。異方性の方向は層数の偶奇性により反転し、その大きさは層数と共に減衰する。また、異方性の大きさは層欠陥の原子構造に大きく依存することを見いだした。
次に、グラフェン・ナノ構造の一例として扁平したカーボンナノチューブを調べた。扁平したカーボンナノチューブは層間相互作用があり2層グラフェンとみなせる中央部分と、単層グラフェンとみなせる端部分から構成される。実験的には太い単層ナノチューブの単離と、それに由来する扁平したカーボンナノチューブが報告されている。グラフェン・リボンに比べ、端構造に揺らぎの少ない新たな量子細線として注目される。そこで、有効質量近似の方法により、端での境界条件と、その電子構造を調べた。結合と反結合サブバンドに分かれた金属的な電子状態、および単層部分に広がり2層部分では減衰する新しい端状態を示した。この端状態はエネルギー分散を持ち、平らなバンド構造で特徴付けられるグラフェン・リボンの端状態とは異なる。
さらに、第一原理シミュレーションでは加工されたグラフェンデバイスの評価手段として近年注目されているHeイオン顕微鏡の実用性を調べ、格子像レベルの解像度が達成可能であることを実証した。さらに、レーザーによるグラフェン化学修飾の制御方法を提案した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

本研究では、グラフェン・ナノ構造の電気伝導、電子状態を理論的に研究し、トポロジカルに特異な2次元系でのメゾスコピック現象の理論的な解明、予言を計画した。グラフェン・ナノ構造として、表面に層欠陥を含む多層グラフェンおよび扁平したカーボンナノチューブを取り上げ、その電気伝導、電子状態を調べおおむね当初計画通り研究が進んでいる。
ただし研究代表者において平成24年度後半に所内での拘束時間が多い研究管理業務が予想外に急増したため、研究成果の発表が思うように進まず滞っている。平成25年度中には状況の改善が見込まれ、これまでの研究成果を発表できる見込みである。
一方、研究分担者、連携研究者においては有効質量理論に基づく議論および第一原理シミュレーションによる研究、成果発表が当初計画通り進捗している。

Strategy for Future Research Activity

当初計画通りグラフェン・ナノ構造に関する電気伝導、電子状態の理論的研究を進める。表面に層欠陥を含む多層グラフェンおよび扁平したカーボンナノチューブに関する平成24年度中の研究を継続し、得られた結果について議論を深め、トポロジカルに特異な2次元系でのメゾスコピック現象を理論的に解明すると共に、成果の発表に努める。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

当初参加を予定していた国際会議の出席を取りやめたため残額が生じた。次年度の別の国際会議に出席するため研究費を使用する予定である。

  • Research Products

    (10 results)

All 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (8 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Laser-induced preferential dehydrogenation of graphane2012

    • Author(s)
      H. Zhang, Y. Miyamoto and A. Rubio
    • Journal Title

      Phys. Rev. B

      Volume: 85 Pages: 201409(R)/1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevB.85.201409

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Ab initio Simulation of Helium-Ion Microscopy Images: The Case of Suspended Graphene2012

    • Author(s)
      H. Zhang, Y. Miyamoto and A. Rubio
    • Journal Title

      Phys. Rev. Lett.

      Volume: 109 Pages: 265505/1-4

    • DOI

      10.1103/PhysRevLett.109.265505

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Simulating Lattice Image of Suspended Graphene Taken by Helium Ion Microscopy2013

    • Author(s)
      Y. Miyamoto, H. Zhang, and A. Rubio
    • Organizer
      APS March Meeting
    • Place of Presentation
      Baltimore Convention Center, Baltimore, Maryland, USA
    • Year and Date
      20130318-20130322
  • [Presentation] Theory of chiral electrons in graphene and nanotubes2012

    • Author(s)
      T. Ando
    • Organizer
      International Symposium on Nanoscience and Quantum Physics
    • Place of Presentation
      The International House of Japan, Tokyo
    • Year and Date
      20121217-20121219
    • Invited
  • [Presentation] 平らなカーボン・ナノチューブの有効質量理論と電子状態2012

    • Author(s)
      中西 毅、安藤 恒也
    • Organizer
      日本物理学会 2012年秋季大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学 神奈川
    • Year and Date
      20120918-20120921
  • [Presentation] Electronic States in Flattened Carbon Nanotubes with Effective-Mass Approximation2012

    • Author(s)
      Takeshi Nakanishi and Tsuneya Ando
    • Organizer
      第43回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン 総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学 宮城
    • Year and Date
      20120905-20120907
  • [Presentation] 自立グラフェンのヘリウムイオン顕微鏡によるイメージのシミュレー ション2012

    • Author(s)
      宮本 良之
    • Organizer
      第43回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン 総合シンポジウム
    • Place of Presentation
      東北大学 宮城
    • Year and Date
      20120905-20120907
  • [Presentation] Effect of Boundary Structure on Conductance between Multilayer Graphenes2012

    • Author(s)
      Takeshi Nakanishi and Tsuneya Ando
    • Organizer
      ICPS2012 31st international confierence on physics of semiconductor
    • Place of Presentation
      ETH, Zurich, Switzerland
    • Year and Date
      20120729-20120803
  • [Presentation] Electronic states in flatten carbon nanotubes and boundary between monolayer and bilayer graphene2012

    • Author(s)
      Takeshi Nakanishi
    • Organizer
      CNTNE2012 (International Conference on Carbon Nanotube Nano-Electronics 2012)
    • Place of Presentation
      Hotel Rubura Ohzan, Nagoya, Japan
    • Year and Date
      20120611-20120613
  • [Presentation] Theory of Dirac electrons in graphene2012

    • Author(s)
      T. Ando
    • Organizer
      2012 MRS Spring Meeting
    • Place of Presentation
      Moscone West Convention Center, San Francisco USA
    • Year and Date
      20120409-20120413
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-24  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi