2017 Fiscal Year Annual Research Report
Design of functionalized graphene by controlling nanostructures
| Project/Area Number |
26390062
|
|---|
| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
|---|
Principal Investigator |
藤本 義隆 東京工業大学, 理学院, 研究員 (70436244)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| Keywords | グラフェン / ドーピング / 第一原理計算 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本年度においては、ドープされた単層グラフェンへの大気雰囲気中における窒素酸化物分子などの環境汚染型ガスの吸着に関する研究を展開した。窒素ドープ型グラフェンには、一酸化、二酸化などの炭素酸化物分子や窒素酸化物分子、また、大気中に豊富にある酸素分子や窒素分子は、比較的弱く吸着する。その時の吸着分子とグラフェン間の結合距離は長い。一方、ホウ素ドープされたグラフェンでは、一酸化窒素と二酸化窒素分子のみが比較的強い吸着することが分かった。これらの吸着分子とグラフェン間の距離は、比較的短いことも分かった。さらに、ホウ素ドープグラフェンでは、ホウ素欠陥上で吸着しやすいが、窒素ドープグラフェンでは、窒素欠陥上よりもその周りの炭素と吸着しやすい。次に、ホウ素ドープ型グラフェン上での吸着分子の電子構造を調べるため、走査型トンネル電子顕微鏡（STM）像を求めた。分子が吸着する前では、ホウ素周りで三角形の形をしたSTM像がみられる。一酸化窒素分子が吸着すると、２つのリング状のSTM像が現れる。二酸化窒素分子が吸着した場合では、2つの凸状のSTM像が見られることが分かった。このように、吸着分子の種類によって、STM像の形状に違いが見られることが分かった。また、エネルギーバンド図では、フェルミエネルギー近傍で、吸着分子由来の軌道が見られる。このことから、これらの軌道がSTM像の構成に寄与しているものと考えられる。そのため、STMを用いることで、グラフェン表面に吸着分子の種類のみならず、原子構造や電子状態を詳細に観測できるものと期待される。
|
