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2014 Fiscal Year Annual Research Report

新奇な圧力誘起水素-炭素間相互作用の制御とその機構解明

Research Project

Project/Area Number 24550150
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

中山 敦子  新潟大学, 研究推進機構・超域学術院, 准教授 (50399383)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山田 裕  新潟大学, 自然科学系, 教授 (10242835)
藤久 裕司  独立行政法人産業技術総合研究所, 計測フロンティア研究部門, 主任研究員 (90357913)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Keywords高圧物性 / 炭素π電子系 / 水素 / 圧力誘起構造変化 / 水素貯蔵 / グラフェン / グラファイト / 窒化ホウ素
Outline of Annual Research Achievements

平成26年度は、(1)グラフェン基板材料である六方晶窒化ホウ素(hBN)の水素中での加圧、(2)ダイヤモンド基板上での数層グラフェンの加圧、(3)DFT計算による高圧水素雰囲気下で加圧したhBNの構造変化の検証をおこなった。
(1)では、グラフェンの基板材料として用いられる六方晶窒化ホウ素BNの水素の影響を知るため、高圧水素中でhBNを加圧した。hBNはグラファイトと同様に面内構造の伸展が生じることが明らかとなり、水素圧力媒体を用いる本研究では、hBNをグラフェンの基板材料として使用できないことがわかった。また、粉末X線回折、ラマンスペクトルの結果から、11GPaでhBNからウルツ鉱型BN(wBN)への相転移が生じ、回収試料はwBN構造をもつことが明らかになった。
(2)では、高圧下で水素の影響がないダイヤモンドアンビルに、数層グラフェンを転写し、ヘリウム、および、メタノールエタノール混合液圧媒体を用いた加圧を試みた。グラフェンの積層数はダイヤモンド基板のラマンスペクトルより決定することができた(特許出願中)。ProctorやClarkがおこなった先行研究では、シリコン基板上のグラフェンでは3.5GPa、自立グラフェンでは8GPaが最大圧力であった。ダイヤモンド基板上のグラフェンについて、10GPaを超えるラマンシフトの測定に今回初めて成功した。
(3)では、(1)の実験結果について、構造最適化により、水素による加圧前後の構造モデルについて、格子定数、状態方程式を推定し、粉末X線回折実験の結果と比較した。結果は、水素が入った計算によるモデルの格子定数のc軸、単位体積が実験値よりも有意に大きな値となった。こうなった理由として、Van der Waals相互作用が計算によって上手く再現できない、モデル構造が違う等が考えられる。一方、水素が入っていない計算によるモデルの格子パラメータは、実験値に近い値となった。

  • Research Products

    (11 results)

All 2015 2014

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (8 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Pressure-induced superconductivity in non-stoichiometric bismuth telluride Bi35T652014

    • Author(s)
      M. Einaga, A. Ohmura, F. Ishikawa, A. Nakayama, Y. Yamdada, S. Nakanoo, A. Matsushita, K. Shimizu
    • Journal Title

      Journal od Physics: Conference Series

      Volume: 500 Pages: 192003-1~5

    • DOI

      10.1088/1742-6596/500/19/192003

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Collapse of CuO Double Chains and Suppression of Superconductivity in High-Pressure Phase of YBa2Cu4O82014

    • Author(s)
      A. Nakayama, Y. Onda, S. Yamada, H. Fujihisa, M. Sakata, Y. Nakamoto, K. Shimizu, S. Nakano, A. Ohmura, F. Ishikawa, Y. Yamada
    • Journal Title

      Journal of the Physical Society of Japan

      Volume: 83 Pages: 09360-1~4

    • DOI

      10.7566/JPSJ.83.093601

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] In situ observation of generation of wBN by compression of hBN in single crystal at room temperature2015

    • Author(s)
      A. Nakayama, S. Mitsuya, S. Nakano, T. Taniguchi, A. Ohmura, F. Ishikawa, Y. Yamada,
    • Organizer
      Joint AIRAPT-25 & EHPRG-53
    • Place of Presentation
      マドリード・コンプルテンセ大学
    • Year and Date
      2015-08-30 – 2015-09-04
  • [Presentation] 銅酸化物超伝導体YBa2Cu4O8の圧力誘起構造相転移2015

    • Author(s)
      中山敦子、恩田裕介、山田修平、藤久裕司、中野智志、大村彩子、石川文洋、山田裕
    • Organizer
      第3回物構研サイエンスフェスタ
    • Place of Presentation
      つくば国際会議場
    • Year and Date
      2015-03-17 – 2015-03-18
  • [Presentation] グラファイトC面に垂直な断面の作成とラマン測定2014

    • Author(s)
      佐藤貴明、中山敦子、中野智志、清水克哉、山田裕、大村彩子、石川文洋
    • Organizer
      平成26年度日本物理学会新潟支部第43回例会
    • Place of Presentation
      新潟大学五十嵐キャンパス理学部
    • Year and Date
      2014-12-13 – 2014-12-13
  • [Presentation] 六方晶窒化ホウ素の水素中での加圧と圧力誘起構造相転移2014

    • Author(s)
      中山敦子、田口翔太郎、三谷翔平、中野智志、谷口尚、大村彩子、石川文洋、山田裕
    • Organizer
      第55回高圧討論会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三縞キャンパス
    • Year and Date
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [Presentation] 高圧ラマン分光法による数層グラフェンの振動状態の観察2014

    • Author(s)
      星野豪、中山敦子、大村彩子、石川文洋、山田裕
    • Organizer
      第55回高圧討論会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三縞キャンパス
    • Year and Date
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [Presentation] 高圧下における六方晶窒化ホウ素の構造相転移ー粉末と単結晶の違い2014

    • Author(s)
      三谷翔平、中山敦子、谷口尚、渡邊賢司、中野智志、石川文洋、大村彩子、山田裕
    • Organizer
      第55回高圧討論会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三縞キャンパス
    • Year and Date
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [Presentation] DFT計算による窒化ホウ素の状態方程式2014

    • Author(s)
      藤久裕司、中山敦子、田口翔太郎、山田裕、谷口尚、後藤義人
    • Organizer
      第55回高圧討論会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三縞キャンパス
    • Year and Date
      2014-11-22 – 2014-11-24
  • [Presentation] ダイヤモンド基板のラマンスペクトルを用いたグラフェン積層数の評価2014

    • Author(s)
      星野豪、中山敦子、大村彩子、石川文洋、山田裕
    • Organizer
      第28回ダイヤモンドシンポジウム
    • Place of Presentation
      東京電機大学丹羽ホール
    • Year and Date
      2014-11-19 – 2014-11-21
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 絶縁材料のラマン散乱スペクトルを用いた2次元薄膜原子構造の積層数決定装置及び積層数決定方法2014

    • Inventor(s)
      中山敦子、星野豪、山田裕
    • Industrial Property Rights Holder
      中山敦子、星野豪、山田裕
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2014-189349
    • Filing Date
      2014-09-17

URL: 

Published: 2016-06-01  

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