| 研究課題/領域番号 |
19H00664
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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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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| 審査区分 |
中区分14:プラズマ学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
加藤 俊顕 東北大学, 工学研究科, 准教授 (20502082)
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| 研究分担者 |
大塚 朋廣 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (50588019)
澁田 靖 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (90401124)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)
2022年度: 8,840千円 (直接経費: 6,800千円、間接経費: 2,040千円)
2021年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
2020年度: 11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
2019年度: 15,080千円 (直接経費: 11,600千円、間接経費: 3,480千円)
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| キーワード | カーボンナノチューブ / グラフェンナノリボン / 遷移金属ダイカルコゲナイド / 原子構造制御合成 / プラズマCVD / 量子ドット / その場観測 / 高透明太陽電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
優れた物性が予測されている１次元ナノカーボン材料であるカーボンナノチューブとグラフェンナノリボンを研究対象とし、これらを実デバイスに応用する上で最大の課題とされている完全原子配列制御合成に挑戦する。さらに本手法で合成した高品質１次元ナノカーボン材料を活用した革新的エレクトロニクス応用を開拓する。具体的には、パラメータの多様性に特長のあるプラズマプロセスの潜在能力を最大限活用することで実現を目指す。
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| 研究成果の概要 |
1次元ナノカーボン材料であるカーボンナノチューブ（CNT）とグラフェンナノリボン（GNR)に関して独自に開発したプラズマCVD法を活用することで、原子レベルでの精密な構造制御合成を行った結果、(6,5)CNTを世界最高純度である96%で直接合成することに成功した。さらにGNRをベースとした量子ドットの開発に成功し、それらを集積化合成可能であることを実証した。また、類似の原子層材料である遷移金属ダイカルコゲナイド（TMD）に関しても研究を展開し、その場観測CVD合成の開発、非古典的核生成機構の発見、および可視光平均透過率79%の極めて透明度の高い太陽電池の開発にそれぞれ成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
1次元ナノカーボン材料の原子構造を精密に制御して合成する技術を開発した本成果は、今後の基礎研究と応用開発の両側面に貢献が期待できる社会的意義の高い研究成果である。特にプラズマCVDにより(6,5)CNTの超高純度合成を実現した成果は、３０年以上未解決のCNTカイラリティ制御につながるものであり学術的にも極めて価値のある成果である。また、2次元結晶に関して独自に開発したその場観測装置により成長機構を定量的に解明した成果は、2次元結晶成長の学理構築の観点で重要である。さらに窓ガラスと同程度の透過率を持つ高透明太陽電池を実現した成果は、グリーンイノベーションの観点で社会的にも重要な貢献が期待できる。
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