| 研究課題/領域番号 |
19K05410
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分32020:機能物性化学関連
|
|---|
| 研究機関 | 法政大学 |
|---|
研究代表者 |
高井 和之 法政大学, 生命科学部, 教授 (80334514)
|
|---|
| 研究分担者 |
石黒 康志 東京電機大学, 工学部, 助教 (20833114)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
|
|---|
| キーワード | グラフェン / 化学修飾 / 酸化剤 / イオンビーム / トポロジー / 酸化還元 / 炭素触媒 / 酸性官能基 / Hummers法 / Brodie法 / 触媒 / 磁性 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
2次元物質であるグラフェンは蜂の巣格子が持つトポロジカルな対称性により電子物性が大きく変調する．本研究ではグラフェンのトポロジーを化学修飾によって制御することにより，機能性を付与するという全く新たな物質設計指針により，酸化やベンゼン付加によるグラフェンへの共有結合形成を伴う化学修飾を行う．グラフェンの化学反応性や伝導性などの機能性を制御する学理を確立することにより，次世代の触媒やスピントロニクスに資する新規材料の構築を目指す．
|
| 研究成果の概要 |
電子物性が蜂の巣格子のトポロジーに大きく影響されるグラフェンに対して，1）イオン注入による窒素，ホウ素導入，2) 液相酸化による酸素導入という2つのアプローチにより，化学修飾によるトポロジーの制御を通じた新規機能性の発現を試みた．窒素，ホウ素の導入によりグラフェン骨格の欠陥をほとんど伴わずにそれぞれ電子，ホールドーピングを選択的に行うことができた．また，酸化剤を変えることにより選択的に化学状態を制御した酸素導入が可能であることが示された．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
ベンゼン環が無限に広がり，炭素原子が蜂の巣格子状に並んだ構造を持つ物質であるグラフェンは次世代の材料として期待されて来たが，トップダウン的な手法では構造の制御が難しく応用分野での進展に乏しい状態にあった．本研究ではボトムアップ的手法である化学修飾によりグラフェンの構造制御を試みた結果，電子デバイスへの応用において重要な材料中で電荷を輸送するキャリアの振る舞いや，基本的な有機物質の反応であるニトロ基の還元反応を促進する触媒としての活性を制御可能であることを見出した．今回得られた成果により，今後グラフェンを用いた新規材料の開拓が進展し，希少資源に頼っていた材料などの代替えが進むものと期待される．
|
