2023 Fiscal Year Annual Research Report
アトミックレイヤーファンクショナリゼーションによるヤヌス原子層科学の開拓
Publicly Offered Research
| Project Area | Science of 2.5 Dimensional Materials: Paradigm Shift of Materials Science Toward Future Social Innovation |
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| Project/Area Number |
22H05441
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加藤 俊顕 東北大学, 工学研究科, 准教授 (20502082)
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| Project Period (FY) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| Keywords | TMD / ヤヌスTMD / その場観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究二ヶ年計画の二年度目に当たる今年度は、当初計画に従い研究を行い以下の成果を得た。
第一に、前年度開発に成功した“その場観測原子層置換（ALF)装置”を活用して、ヤヌスTMDの表面反応性に関する研究に取り組んだ。その結果、その場観測により得られる蛍光（PL）スペクトルから(i)ヤヌス化直前の最表層セレンが脱離した状態のWSe2、(ii)ヤヌス化したWSeS、(iii)ヤヌス化後も過剰にプラズマ照射を行って欠陥を導入したWSeSの作り分けを可能とした。さらに、それらを形成して大気暴露せずに続けて、酸素、窒素、水素、二酸化炭素等様々なガスを暴露し、それに伴うPL強度の変化をその場観測により計測した。その結果、通常のWSe2、Se脱離のWSe2、ヤヌスWSeSに関しては、いずれのガスを暴露した場合においても、著しいPL強度の変化は生じなかったのに対し、欠陥を導入したヤヌスTMDの場合のみ、ガス暴露に対してPL強度の著しい変化が観測された。特に酸素ガスを暴露した場合に、蛍光PL強度が7倍も増大する現象を発見した。これはヤヌスTMD特有の面直電場に加え、欠陥構造が酸素吸着サイトとして複合的に作用しているものと考えている。
第二に、領域内共同研究を活発に進めヤヌスTMDの試料提供等を通じ合計20グループとの連携を行った。その中で、共同研究としてヤヌスTMD特有の歪効果を積極的に活用することで、ヤヌスTMDスクロールが形成されること、およびヤヌススクロールに特異な水素発生触媒作用が存在することを明らかとし、本成果は一流国際学術雑誌(ACS Nano)の掲載に至った。さらに、MoS2ナノチューブの最外面SをSeにヤヌス化することで、ヤヌスナノチューブ（MoSSe）の創成に世界で初めて成功し、こちらも一流国際学術雑誌（Adv.Mater.）への掲載に至った。
以上の通り、ヤヌスTMDの高品質合成を実現し、積極的な共同研究を推進することで、ヤヌス原子層科学に関する多くの重要な成果が得られた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Nanoscrolls of Janus Monolayer Transition Metal Dichalcogenides2024
Author(s)
M. Kaneda, W. Zhang, Z. Liu, Y. Gao, M. Maruyama, Y. Nakanishi, H. Nakajo, S. Aoki, K. Honda, T. Ogawa, K. Hashimoto, T. Endo, K. Aso, T. Chen, Y. Oshima, Y. Yamada-Takamura, Y. Takahashi, S. Okada,T. Kato, and Y. Miyata
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Journal Title
ACS Nano
Volume: 18
Pages: 2772-2781
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Chemically Tailored Semiconductor Moire Superlattices of Janus Heterobilayers2024
Author(s)
W. Zhang, Z. Liu, H. Nakajo, S. Aoki, H. Wang, Y. Wang, Y. Gao, M. Maruyama, T. Kawakami, Y. Makino, M. Kaneda, T. Chen, K. Aso, T. Ogawa, T. Endo, Y. Nakanishi, K. Watanabe, T. Taniguchi, Y. Oshima, Y. Yamada-Takamura, M. Koshino, S. Okada, K. Matsuda, T. Kato, Y. Miyata
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Journal Title
small structures
Volume: 5
Pages: 2300514-1-8
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Structural Diversity of Single-Walled Transition Metal Dichalcogenide Nanotubes Grown via Template Reaction2023
Author(s)
Y. Nakanishi, S. Furusawa, Y. Sato, T. Tanaka, Y. Yomogida, K. Yanagi, W. Zhang, H. Nakajo, S. Aoki, T. Kato, K. Suenaga, Y. Miyata
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Journal Title
Advanced Materials
Volume: 35
Pages: 2306631-1-11
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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