| 研究課題/領域番号 |
17H03384
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
無機材料・物性
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
川添 良幸 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 名誉教授 (30091672)
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| 研究分担者 |
ベロスルドフ ロディオン 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (10396517)
尾上 順 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50241245)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2019年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2018年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2017年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
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| キーワード | ペンタグラフェン / 理論材料設計 / 五角形のみからなる擬平面図形 / 新規な物性の発現 / デバイス応用 / 建築材料への応用 / 超大規模シミュレーション計算 / 独自開発第一原理計算法TOMBO / （擬）二次元構造物質 / 第一原理計算 / マテリアルズインフォマティックス / 二次元磁性体 / 二次元圧電材料 / 二次元分子吸着・触媒材料 / 原子構造最適化 / カーボン材料 / 負のポアソン比 / 全電子混合基底法 / 五員環 / ナノ炭素構造体 / 第一原理シミュレーション計算 / 全電子混合基底法TOMBO / 五員環構造 / 原子欠陥・置換 / 磁性 / 実験的創製 / 原子欠陥 / 置換 |
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| 研究成果の概要 |
実験から得られるパラメータを一切使わず、物理の基礎理論だけで新材料設計を行う第一原理シミュレーション計算を適用し、我々が理論的に提案したペンタグラフェン構造を炭素系から他元素系へと拡張し、さらに負のポアソン比を生かした建築材料等のマクロ系への適用も行った。グラフェンの工業応用研究も並行して行い、ペンタグラフェン特有の性能を明らかにした。
触媒作用を実際に起こっている現象通りに計算機の中で再現するために時間依存シュレディンガー方程式の解法を本研究グループ独自の全電子混合基底第一原理計算法TOMBOに導入し、電子を励起したまま時間発展させたシミュレーション計算を実施した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
従来は2次元に囚われ、薄膜構造の検討がなされていなかった。本研究では、この盲点を重点的に調べ、正五角形のみでの（擬）平面タイリングを可能とした。その応用の一つが炭素の構造体ペンタグラフェンであり、発見から現在までに既に400件の引用がなされている。合成に成功すれば、新規物性が発現するため、有用なデバイス応用による高度情報化社会への寄与が可能となる。負のポアソン比は幾何学構造のみに依存して決まりマクロな系でも同様の特性を示すため、建築用材料等への適用も可能である。
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