Unravelling the chemical reactivity concept in exchange-split infinite graphene by combined first-principles methods

• 研究課題/領域番号: 15K21028
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 物理化学; 薄膜・表面界面物性
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: エスカニョ MC 福井大学, 学術研究院工学系部門, 准教授 (80714005)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2016年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: 磁気 / 第一原理計算 / 強磁性体金属 / グラフェン / ハーフメタリック / 磁性 / 密度汎関数理論 / ニッケルサブストレト / 反応性 / スピン / 酸素 / モンテカルロシミュレーション / ニッケルサブストレート / モンテカルロ法

研究成果の概要

トンネル磁気抵抗デバイスの一種である Graphene Passivated Ferromagnetic Electrodes（GPFE）デバイスは、Niとグラフェンの膜「G/Ni」で構成されている。Gは酸素に不活性であるが、Niは酸化しやすい。さらに、G/Niがハーフメタル材料かどうかまだ確認されていない。本研究では、第一原理計算法を用いてG / Niの酸化特性、ハーフメタル特性とそのメカニズムを調査した。Gが存在するとNiの酸化を防ぐことになった。G/Ni配座構造によってG/Niのハーフメタルの特性を得た。この成果を物理学会に報告し、ハイライト論文として学術雑誌に掲載された。

研究成果

• [国際共同研究] De LaSalle University(Philippines)
• [雑誌論文] Spin-up “pristine-like” Dirac cone in bridge-structure graphene on Ni(111) (2018)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano, Nguyen Tien Quang, Hideaki Kasai
  • 雑誌名: Applied Surface Science 巻: 427 ページ: 949-952
  • DOI: 10.1016/j.apsusc.2017.09.086
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Tuning methane decomposition on stepped Ni surface: The role of subsurface atoms in catalyst design (2017)
  • 著者名/発表者名: Arevalo Ryan Lacdao、Aspera Susan Me?ez、Esca?o Mary Clare Sison、Nakanishi Hiroshi、Kasai Hideaki
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/s41598-017-14050-3
  • NAID: 130007647492
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Symmetry Breaking-induced Band-splitting in GaAs Thin Film by First-principles Calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano, Hideaki Kasai, Masahiko Tani
  • 雑誌名: Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ｖａｃｕｕｍ Ｓｏｃｉｅｔｙ ｏｆ Ｊａｐａｎ 巻: 60 号: 11 ページ: 445-449
  • DOI: 10.3131/jvsj2.60.445
  • NAID: 130006252379
  • ISSN: 1882-2398, 1882-4749
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] First principles study of methane decomposition on B5 step-edge type site of Ru surface (2017)
  • 著者名/発表者名: Arevalo Ryan Lacdao、Aspera Susan Me?ez、Sison Esca?o Mary Clare、Nakanishi Hiroshi、Kasai Hideaki
  • 雑誌名: Journal of Physics: Condensed Matter 巻: 29 号: 18 ページ: 184001-184001
  • DOI: 10.1088/1361-648x/aa66c7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Novel mechanism of spin-orientation dependence of O2 reactivity from first principles method (2017)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano, Hideaki Kasai
  • 雑誌名: Catalysis Science & Technology 巻: 7 号: 5 ページ: 1040-1044
  • DOI: 10.1039/c6cy01198e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ru-catalyzed steam methane reforming: Mechanistic study from first principles calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryan Lacdao Arevalo, Susan Menez Aspera, Mary Clare Sison Escano, Hiroshi Nakanishi, Hideaki Kasai
  • 雑誌名: ACS Omega 巻: 2 号: 4 ページ: 1295-1301
  • DOI: 10.1021/acsomega.6b00462
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Another way of looking at reactivity enhancement of large-area graphene: the role of exchange splitting from first-principles methods (2015)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano, Nguyen Tien Quang, Hideaki Kasai
  • 雑誌名: Journal of the Physical Chemistry C 巻: 119 号: 47 ページ: 26636-26642
  • DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b09549
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] Magnetic behavior of As-antisite defect in low-temperature GaAs from first-principles bandstructure with spin-orbit interaction (2018)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: American Physical Society March Meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of band-splitting in GaAs due to spin-orbit interaction by first-principles methods (2017)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano, Dhonny Bacuyag, Masahiko Tani
  • 学会等名: The 6th International Workshop n Far-infrared technologies (IWFIRT2017) and the 2nd International Symposium on Development of High Power Terahertz Science and Technology (DHP-TST2017)
  • 発表場所: 遠赤外領域開発研究センター、福井大学
  • 年月日: 2017-03-07
• [学会発表] Discriminating surface defects in GaAs(001)-Beta2(2x4) by first-principles method (2017)
  • 著者名/発表者名: Dhonny Bacuyag, Mary Clare Sison Escano, Masahiko Tani
  • 学会等名: The 6th International Workshop n Far-infrared Technologies (IWFIRT2017) and the 2nd International Symposium on Development of High Power Terahertz Science and Technology (DHP-TST2017)
  • 発表場所: 遠赤外領域開発研究センター、福井大学
  • 年月日: 2017-03-07
• [学会発表] Characteristics of band-splitting in GaAs due to spin-orbit interaction by first-principles methods. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: 1st Philippines-Japan Terahertz Workshop (PJTW2017)
  • 発表場所: De LaSalle University, Philippines
  • 年月日: 2017-02-20
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetic behavior of As-antisite defect in low-temperature GaAs from first-principles bandstructure with spin-orbit interaction (2017)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: The 42nd Condensed Matter and Materials Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Symmetry-breaking induced band-splitting in GaAs thin film by first-principles calculations (2017)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: JPS (The Japan Physical Society) 2017 Autumn Meeting
• [学会発表] Half-metallicity in pristine-like graphene by first-principles method (2016)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: International Conference on Nano-Molecular Electronics (ICNME2016)
  • 発表場所: 神戸コンベンションセンター
  • 年月日: 2016-12-14
  • 国際学会
• [学会発表] Novel creation of two simultaneous functionalities in graphene by magnetic effects using DFT and MC simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: 8th Asian Computational Materials Design (CMD) Workshop
  • 発表場所: De LaSalle University, Philippines
  • 年月日: 2016-09-21
  • 招待講演
• [学会発表] Mechanism of Oxidation Resistance of Ni by Graphene using DFT-vdW method (2016)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 金沢大学
  • 年月日: 2016-09-13
• [学会発表] Novel two functionalities in one graphene layer by magnetic effects using DFT and MC simulations. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: International Workshop on Advanced Materials and Nanotechnology (IWAMN2016)
  • 発表場所: VNU Vietnam-Japan University, Hanoi, Vietnam
  • 年月日: 2016-09-03
  • 招待講演
• [学会発表] Reactivity mechanism of carbon due to metal effects (2016)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: 2016 Japan-Germany Joint Symposium on Advanced Characterization of Nanostructured Materials for Energy and Environment
  • 発表場所: Hotel Mutterhaus, Dusseldorf, Germany
  • 年月日: 2016-06-26
  • 招待講演
• [学会発表] Enhanced reactivity by spin-polarized carbon by DFT. (2016)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: International Workshop on Quantum Engineering Design: Materials Design and Realization
  • 発表場所: 大阪大学
  • 年月日: 2016-03-24
  • 招待講演
• [学会発表] Shape-dependence of contact stability of metal nanoparticle-carbon composite for energy and biomedical application (2016)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: NanoIsrael 2016
  • 発表場所: テルアビブ、イスラエル
  • 年月日: 2016-02-22
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic substrate effects on the reactivity of platinum and carbon from first-principles methods (2015)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: 表面反応に関する特別講演会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2015-12-10
  • 招待講演
• [学会発表] Mechanism of enhanced reactivity of exchange-split infinite graphene by first-principles methods. (2015)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 関西大学
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Reactivity mechanism of exchange-split infinite graphene from first-principles method (2015)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 学会等名: 31st European Conference on Surface Science (ECOSS)
  • 発表場所: バルセロナ、スペイン
  • 年月日: 2015-08-31
  • 国際学会
• [図書] Electrochemistry Volume 14 (2017)
  • 著者名/発表者名: Mary Clare Sison Escano
  • 出版者: Royal Society of Chemistry
• [図書] Physics of Surface, Interface and Cluster Catalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: Hideaki Kasai, Mary Clare Sison Escano
  • 総ページ数: 200
  • 出版者: Institute of Physics, London
• [備考] 科研費による成果
  • URL: http://tenure.u-fukui.ac.jp/~mcescano/JSPS.html