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低次元材料の原子レベル物性評価手法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 17H04797
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 ナノ構造物理
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

千賀 亮典  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (80713221)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
25,480千円 (直接経費: 19,600千円、間接経費: 5,880千円)
2020年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 13,390千円 (直接経費: 10,300千円、間接経費: 3,090千円)
キーワードナノ材料 / 透過電子顕微鏡 / 電子エネルギー損失分光 / カーボンナノチューブ / グラフェン / 励起子 / フォノン / 低次元材料 / 光学特性 / 振動特性 / 電子線分光 / 物性評価 / 電子顕微鏡 / ナノ光物性 / 分散関係 / 光物性 / 原子層物質
研究成果の概要

高エネルギー分解能電子エネルギー損失分光によってカーボンナノチューブ一本の光学吸収を計測することに成功した。また電子線による価電子励起スペクトルと光による光吸収スペクトルを定量的に結びつける解析手法を確立し、これによってカーボンナノチューブ一本の局所的な欠陥における光学伝導度の変調を定量的に明らかにした。さらに角度分解能電子エネルギー損失分光を用いた振動特性評価手法を開発し、グラフェン一枚のフォノン分散を計測することに世界で初めて成功した。これらの成果はNature、Nanoletters、Physical Review Lettersなど国際誌8件、および国内外の招待講演7件で発表された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究によって低次元材料の物性を決める励起子やフォノンといった準粒子の振る舞いを原子構造と一対一で結び付けることができた。これらの成果は基礎学術的な理解を深めるだけでなく、低次元材料の応用展開を考えるうえでも重要な知見である。例えば微小光源、単一光子エミッタ、高感度光センサーといったデバイスに関して、許容できる欠陥の種類や個数などの指針を与え最適な構造設計に貢献できる。またこれまで理論計算が先行していたナノ材料の格子振動の計測に成功したことも、材料科学分野に大きなインパクトを与える成果であり、熱電素子や光電子デバイス、超電導体などの今後の研究開発への貢献が期待できる。

報告書

(5件)
  • 2021 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (35件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (12件) 雑誌論文 (12件) (うち国際共著 11件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 9件)

  • [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Universita di Roma La Sapienza(イタリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] c/o Universita G. D’Annunzio/Universita di Roma La Sapienza(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Aalto University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] National University of Singapore(シンガポール)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Aalt University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Helmholtz-Zentrum Dresden- Rossendorf(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Aalt University(フィンランド)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Vienna(オーストリア)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Toward Confined Carbyne with Tailored Properties2021

    • 著者名/発表者名
      Shi Lei、Senga Ryosuke、Suenaga Kazu、Kataura Hiromichi、Saito Takeshi、Paz Alejandro Perez、Rubio Angel、Ayala Paola、Pichler Thomas
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 21 号: 2 ページ: 1096-1101

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.0c04482

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Deciphering the Intense Postgap Absorptions of Monolayer Transition Metal Dichalcogenides2021

    • 著者名/発表者名
      Hong Jinhua、Koshino Masanori、Senga Ryosuke、Pichler Thomas、Xu Hua、Suenaga Kazu
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 15 号: 4 ページ: 7783-7789

    • DOI

      10.1021/acsnano.1c01868

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photothermal synthesis of confined carbyne2021

    • 著者名/発表者名
      Shi Lei、Senga Ryosuke、Suenaga Kazu、Chimborazo Johnny、Ayala Paola、Pichler Thomas
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 182 ページ: 348-353

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2021.05.058

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Thermal management function of graphene under cryogenic temperature2021

    • 著者名/発表者名
      Kato Ryuichi、Naya Masami、Kasahata Naoki、Senga Ryosuke、Sato Chikara、Koshino Masanori、Suenaga Kazu、Hasegawa Masataka
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 183 ページ: 970-976

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2021.07.077

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Probing Exciton Dispersions of Freestanding Monolayer WSe2 by Momentum-Resolved Electron Energy-Loss Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Hong Jinhua、Senga Ryosuke、Pichler Thomas、Suenaga Kazu
    • 雑誌名

      Physical Review Letters

      巻: 124 号: 8 ページ: 0-0

    • DOI

      10.1103/physrevlett.124.087401

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Layer Rotation-Angle-Dependent Excitonic Absorption in van der Waals Heterostructures Revealed by Electron Energy Loss Spectroscopy2019

    • 著者名/発表者名
      Gogoi Pranjal Kumar、Lin Yung-Chang、Senga Ryosuke、Komsa Hannu-Pekka、Wong Swee Liang、Chi Dongzhi、Krasheninnikov Arkady V.、Li Lain-Jong、Breese Mark B. H.、Pennycook Stephen J.、Wee Andrew T. S.、Suenaga Kazu
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 13 号: 8 ページ: 9541-9550

    • DOI

      10.1021/acsnano.9b04530

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Position and momentum mapping of vibrations in graphene nanostructures2019

    • 著者名/発表者名
      Senga Ryosuke、Suenaga Kazu、Barone Paolo、Morishita Shigeyuki、Mauri Francesco、Pichler Thomas
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 573 号: 7773 ページ: 247-250

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1477-8

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct Proof of a Defect-Modulated Gap Transition in Semiconducting Nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      Senga Ryosuke、Pichler Thomas、Yomogida Yohei、Tanaka Takeshi、Kataura Hiromichi、Suenaga Kazu
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 18 号: 6 ページ: 3920-3925

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.8b01284

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Depth sensitive imaging of graphene with an atomic resolution microscope2018

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Morishita, Ryosuke Senga, Yung-Chang Lin, Ryuichi Kato, Hidetaka Sawada, and Kazutomo Suenaga
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 113 号: 23 ページ: 233101-233101

    • DOI

      10.1063/1.5053926

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural analysis and oxygen reduction reaction activity in bamboo-like nitrogen-doped carbon nanotubes containing localized nitrogen in nodal regions2017

    • 著者名/発表者名
      Aoki Kaede、Senga Ryosuke、Suga Yosuke、Totani Kenro、Maki Tei、Itoh Hiroshi、Shinokura Kiichiro、Suenaga Kazutomo、Watanabe Toshiyuki
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 123 ページ: 99-105

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2017.03.087

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Single-atom detection of light elements: Imaging or spectroscopy?2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Senga, Kazu Suenaga
    • 雑誌名

      Ultramicroscopy

      巻: 印刷中 ページ: 150-155

    • DOI

      10.1016/j.ultramic.2016.12.007

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Structural Distortions and Charge Density Waves in Iodine Chains Encapsulated inside Carbon Nanotubes2017

    • 著者名/発表者名
      Komsa Hannu-Pekka、Senga Ryosuke、Suenaga Kazutomo、Krasheninnikov Arkady V.
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 17 号: 6 ページ: 3694-3700

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.7b00969

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Nanoscale optical and vibrational spectroscopy of low-dimensional materials in electron microscope2020

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Senga, Thomas Pichler, and Kazu Suenaga
    • 学会等名
      2020 MRS Fall Meeting Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ryosuke Senga, Thomas Pichler, and Kazu Suenaga2020

    • 著者名/発表者名
      Nanoscale optical and vibrational spectroscopy of low-dimensional materials in electron microscope
    • 学会等名
      European Microscopy Congress 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電子顕微鏡を用いた低次元材料の局所物性評価2020

    • 著者名/発表者名
      千賀 亮典
    • 学会等名
      2020年第67回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanoscale optical and vibrational spectroscopy of low-dimensional materials in electron microscope2020

    • 著者名/発表者名
      千賀 亮典
    • 学会等名
      第58回 フラーレン・ナノチューブ・グラフェン 総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Nanoscale vibrational spectroscopy of graphene by large-q EELS2019

    • 著者名/発表者名
      千賀 亮典
    • 学会等名
      M&M 2019 Microscopy & MicroAnalysis
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Nanoscale optical and vibrational spectroscopy of low-dimensional materials2019

    • 著者名/発表者名
      千賀亮典
    • 学会等名
      1&2D Conference and Exhibition
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Characterization of Exciton Behavior in Low-Dimensional Materials by using monochromated EELS2018

    • 著者名/発表者名
      千賀亮典
    • 学会等名
      Microscopy & Microanalysis 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Advanced STEM-EELS characterization of low-dimensional materials2018

    • 著者名/発表者名
      千賀亮典
    • 学会等名
      The Fullerenes, Nanotubes and Graphene Research Society
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高分解能EELSを用いた低次元材料物性評価2018

    • 著者名/発表者名
      千賀 亮典
    • 学会等名
      日本顕微鏡学会 第42回関東支部講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Direct measurement of a locally modulated gap transition at defects in carbon nanotubes2018

    • 著者名/発表者名
      千賀 亮典
    • 学会等名
      International Winterschool on Electronic Properties of Novel Materials
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Characterization of individual 1D materials by monochromated STEM2017

    • 著者名/発表者名
      千賀亮典
    • 学会等名
      8th International Workshop on Electron Energy Loss Spectroscopy and Related Techniques
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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