2014 Fiscal Year Research-status Report
ナノスペースを利用した低次元材料の原子スケール評価と応用に向けた要素技術開発
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26870907
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
千賀 亮典 独立行政法人産業技術総合研究所, ナノ材料研究部門, 研究員 (80713221)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 低次元材料 / カーボンナノチューブ / 原子鎖 / 電子顕微鏡 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度はナノスペースを利用した低次元材料の評価に力を入れてきた。特にカーボンナノチューブに内包したイオン結晶性の材料を中心に低加速高分解能電子顕微鏡及び電子エネルギー損失分光法を用いて原子レベルの構造評価を行ってきた。特筆すべき成果はヨウ化セシウムを使った原子鎖の合成と評価の成功（Nature Materials (2014））で、異なる原子が交互に一列に並ぶことを世界で始めて実証した。またこのイオン結晶性原子鎖は、従来のバルク結晶よりも構成する原子間距離が10%以上短くなることや、カチオンとアニオンが抜けた空孔ではそれぞれ異なるエネルギーバンド構造を持つことなどを明らかにした。またホストであるカーボンナノチューブと原子鎖との相互作用の影響でセシウムとヨウ素がそれぞれ異なる動的挙動を示すことなどを新たに示した。これらの性質は結晶を完全な一列にすることで初めて得られる非常にユニークなもので、既知の材料であったでも次元を究極的に落とすことで未知の現象や性質が得られることを示す重要な成果である。また上で述べた原子レベルの構造欠陥や動的挙動は光学バンドギャップやフォノンを変調できる可能性が大いにあり、超微小光源などこれまでにない新規デバイスへの応用展開も期待できる。このように本年度は原子鎖という新たなジャンルを切り開く成果が得られた。今後、他の材料や元素の組み合わせについても同様に、完全な一元構造が出来ないか、物理特性がバルクと比較してどのように変化するのかなどを検討し、応用に向けた基盤を築いていく。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
ヨウ化セシウムを使った原子鎖の合成と評価において、異種原子が交互に一列に並ぶことを初めて実証しただけでなく、欠陥構造に依存したエネルギーバンド構造の違いや、元素ごとに異なる動的挙動など、これまでに予想されていなかった現象や性質を見出し、当初期待していたより大きなインパクトを与える研究成果を得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は様々な材料に対してナノスペースを利用した低次元化を行い、構造評価と物理特性評価を行っていく。特に本年度得られた成果はナノスペース内の元素を自由に組み合わせることができる可能性を示すもので、こうした原子レベルの構造設計についても検討していく。また物理特性評価は当初予定していた力学特性評価の他、本年度の研究成果で見えてきた低次元材料における特異な電気光学特性についても評価対象として行っていく。さらに次年度の研究項目であった内包プロセスの可視化についてもガス導入試料ホルダを電子顕微鏡に搭載して行っていく。
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| Causes of Carryover |
当初予定していたホルダ改良費等で使わなかった分が発生したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
当初の計画よりも広範な材料に対する研究の必要性が出てきたため、それら材料費に充てる。
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