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

2016 Fiscal Year Annual Research Report

Selective Molecular Penetration Graphene Gate

Research Project

Project/Area Number 26706001
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

大場 友則  千葉大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (80406884)

Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsグラフェン / 分離 / 分子動力学
Outline of Annual Research Achievements

グラフェンの細孔を使った分子分離技術はグラフェン厚が0.3 nmの厚さであるため、究極的に薄いシートを用いた分子分離になる。 これまで、化学蒸着法による金属メッシュへの直接的グラフェン合成を行うことで、グラフェン層数を制御した均一グラフェンの合成を行ってきた。 この技術により、欠陥のみられないグラフェンの合成に成功した。
このグラフェンを用い、水素、メタン、二酸化炭素ガスの分離にチャレンジした。 分離測定のために、質量分析計を真空ポンプ、マスフローコントローラー戸をステンレス配管によってつなぎ、グラフェンを通過する分子を直接観測できる装置を製作した。 その装置を用い、先に合成したグラフェンをサンプルセルにセットし、グラフェンの分子透過性を評価した。
その結果、水素の極めて高い透過性、選択性がみられた。 特に透過性では従来の分離膜と比べると数桁高い値となり、水素―二酸化炭素分離選択性では大まかに同じオーダーであるため、高速分離が可能となる技術である。 また、透過性では水素、メタン、二酸化炭素の順となった。 分子サイズの観点から予測される分子透過性は水素、二酸化炭素、メタンの順であり、実験結果とは異なる結果となった。 この現象を理解するために分子動力学シミュレーションを行ったところ、比較的遅いフローレートの場合に分子とグラフェンとの分子間相互作用によって、二酸化炭素は透過が阻害される現象がみられることが明らかとなった。 このことからグラフェン細孔のサイズのみならず、グラフェン―分子の相互作用に依存した分子透過性がみられることが明らかとなった。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (20 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Acknowledgement Compliant: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] サリー大学(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      サリー大学
  • [Int'l Joint Research] クイーンズ大学(オーストラリア)

    • Country Name
      AUSTRALIA
    • Counterpart Institution
      クイーンズ大学
  • [Int'l Joint Research] サンパウロ連邦大学(ブラジル)

    • Country Name
      BRAZIL
    • Counterpart Institution
      サンパウロ連邦大学
  • [Journal Article] Consecutive Water Transport through Zero-Dimensional Graphene Gates of Single-Walled Carbon Nanohorns2016

    • Author(s)
      T. Ohba
    • Journal Title

      The Journal of Physical Chemistry C

      Volume: 120 Pages: 8855-8862

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b03142

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Significant curvature effects of partially charged carbon nanotubes on electrolyte behavior using Monte Carlo simulations2016

    • Author(s)
      T. Ohba
    • Journal Title

      Phys Chem Chem Phys

      Volume: 18 Pages: 14543-14548

    • DOI

      10.1039/c6cp02111e

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Limited Quantum Helium Transportation through Nano-channels by Quantum Fluctuation2016

    • Author(s)
      T. Ohba
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 6 Pages: 28992

    • DOI

      10.1038/srep28992

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Fast Water Relaxation through One-Dimensional Channels by Rapid Energy Transfer2016

    • Author(s)
      T. Ohba, K. Ideta, K. Hata, S. -H. Yoon, J. Miyawaki, and K. Hata
    • Journal Title

      ChemPhysChem

      Volume: 17 Pages: 3409-3415

    • DOI

      10.1002/cphc.201600895

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] グラフェン曲率界面での特異分子相互作用の発現と挙動2016

    • Author(s)
      清水研吾, 大場友則
    • Journal Title

      Accounts of Materials & Surface Research

      Volume: 1 Pages: 86-98

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] Recent advances on molecular mechanism of molecules adsorbed in carbon nanospaces2017

    • Author(s)
      J. Akaiwa, K. Shimizu, T. Watanabe, and T. Ohba
    • Organizer
      The 6th International Symposium on Micro and Nano Technology
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県・福岡市)
    • Year and Date
      2017-03-20 – 2017-03-22
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 分子動力学シミュレーションによるグラフェン電極間電解液の輸送ダイナミクスの解明2017

    • Author(s)
      清水研吾; 渡邊拓海; 赤岩淳; 大場友則
    • Organizer
      第97回日本化学会春季年会
    • Place of Presentation
      慶応大学(神奈川県・横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16 – 2017-03-19
  • [Presentation] Water confined in carbon nanotube2017

    • Author(s)
      K. Shimizu, Y. Oya, and T. Ohba
    • Organizer
      The 5th Symposium on Challenges for Carbon-based Nanoporous Materials
    • Place of Presentation
      信州大学(長野県・長野市)
    • Year and Date
      2017-02-22 – 2017-02-22
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Synthesis of Nano Piezo Material and Its Properties2016

    • Author(s)
      J. Akaiwa, T. Watanabe, K. Shimizu, D. Hoshi, and T. Ohba
    • Organizer
      2nd Joint Workshop on Chirality in Chiba University and Soft Molecule Activation
    • Place of Presentation
      千葉大学(千葉県・千葉市)
    • Year and Date
      2016-12-20 – 2016-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 0次元ゲート通過する水蒸気の異常分子吸着挙動2016

    • Author(s)
      大場友則
    • Organizer
      第30回日本吸着学会
    • Place of Presentation
      長崎大学(長崎県・長崎市)
    • Year and Date
      2016-11-10 – 2016-11-11
  • [Presentation] 炭素細孔の構造評価 ―ガス吸着測定と解析のポイント―2016

    • Author(s)
      大場友則
    • Organizer
      炭素材料学会10月セミナー
    • Place of Presentation
      日本教育会館(東京都・千代田区)
    • Year and Date
      2016-10-14 – 2016-10-14
  • [Presentation] グラフェン曲率界面での特異分子挙動2016

    • Author(s)
      大場友則
    • Organizer
      第67回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道教育大学(北海道・旭川)
    • Year and Date
      2016-09-22 – 2016-09-24
  • [Presentation] セラミックのナノサイズ化による高親和的CO2吸着能の発現2016

    • Author(s)
      渡邊拓実, 赤岩淳, 星大樹, 大場友則
    • Organizer
      第10回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      神戸ファッションマート(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-15
  • [Presentation] グラフェンゲートによる分子分離とそのメカニズム解明2016

    • Author(s)
      大場友則
    • Organizer
      第10回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      神戸ファッションマート(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-15
  • [Presentation] グラフェンによる高い透過性を有した気体分離シートの創製2016

    • Author(s)
      清水研吾, 加納博文, 大場友則
    • Organizer
      第10回分子科学討論会
    • Place of Presentation
      神戸ファッションマート(兵庫県・神戸市)
    • Year and Date
      2016-09-13 – 2016-09-15
  • [Presentation] 水素の高選択性分離ナノカーボンの開発2016

    • Author(s)
      清水研吾, 大家由郁, 大場友則
    • Organizer
      都市ガスシンポジウム
    • Place of Presentation
      イイノホール&カンファレスセンター(東京都・千代田区)
    • Year and Date
      2016-06-01 – 2016-06-01
  • [Remarks] 大場研究室

    • URL

      http://moon.gmobb.jp/ohba/index.html

URL: 

Published: 2018-01-16   Modified: 2022-02-16  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi