| 研究課題/領域番号 |
19KK0136
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分32:物理化学、機能物性化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 (2020-2023)
北海道大学 (2019) |
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研究代表者 |
猪瀬 朋子 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (10772296)
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| 研究分担者 |
小関 良卓 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (80780634)
田中 啓文 九州工業大学, 大学院生命体工学研究科, 教授 (90373191)
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| 研究期間 (年度) |
2019-10-07 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | グラフェン / グラフェンナノリボン / 探針増強ラマン散乱 / 分子表面修飾 / 化学的表面修飾 / 探針増強ラマン散乱(TERS) / 銀ナノワイヤー / 探針増強ラマン散乱法(TERS) / 表面分子修飾 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
グラフェンナノリボン (GNR) は、ダウンサイズの限界が近づく微細化の分野において、さらなる微細化の可能性を有する次世代微細配線材料である。GNRの実用化に向けては、その電子状態を再現よく精密に制御することが急務である。
本研究ではまず、化学的アンジップ法により得られた単層GNRに、GNRの自由電子に対して量子閉じ込めを引き起こす低分子量分子を共有結合させ、GNRの精密な電子状態制御を目指す。分子修飾後のGNRは、探針増強ラマン散乱法によりナノ領域での分子吸着と電子状態との関係を明らかにする。その後実際にGNRを電界効果トランジスタとしてデバイス化し、その性能評価を行い、実際の応用へ繋げる。
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| 研究実績の概要 |
本年度は、昨年度報告した光誘起によってグラフェン表面上の任意位置に共有結合で分子を修飾することが可能なphoto-induced covalently modified graphene (PICM-G)を応用し、酢酸修飾型グラフェンのグラフェン増強ラマン散乱（GERS）としての有用性を評価した。酢酸分子を光誘起で表面修飾したグラフェンシートを用いて、このシート上にローダミン6Gを添加し、そのラマン散乱信号を計測したところ、表面分子修飾をしていない領域のグラフェンシート上で計測した場合と比較して、25倍程度増強されたラマン信号を得られることを明らかにした。GERSにおけるラマン増強の大きさは、グラフェンのフェルミ準位を基準とした吸着分子のHOMOとLUMOに依存すると考えられることから、酢酸修飾によるグラフェンのフェルミ順位シフトが、大きな増強をもたらしたと考察される。この結果から、酢酸を用いたPICM-GがGERS基盤であることが示唆された。
本年度は、昨年度まで解析を進めていた化学的アンジップ法で合成したグラフェンナノリボンのTERSによる電子状態評価について、smallに報告した他、GERSおよびリモート励起可能なAgNWプローブに関して学術論文に報告した。また、合計4件の国際学会で口頭発表を行い、このうちSPIEとAPC2023では招待講演を行い、プロジェクトに関連するこれまでの研究成果報告を行った。また、2023年9月に、フランスENS Paris Saclayの Prof. Rémi Métivier、Prof. Keitaro Nakatani、オーストリアTU GrazのProf. Paolo Falcaroの研究室を訪問し、光・材料化学の観点からナノワイヤープローブのさらなる改良、開発に関して議論を行った。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は、これまでに計測および解析を継続的に進めてきた、化学的アンジップ法で合成したグラフェンナノリボンに存在する電子状態の不均一性に関して、smallに報告した他、表面分子修飾したグラフェンを用いたGERSへの応用およびその成果の論文報告、また国際学会で招待講演を行っている。また、プロジェクトの可能性を広げることを目的とし、ヨーロッパ内での新たな研究者との議論を進めることができたことから、おおむね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は引き続き、グラフェンナノリボン上の任意の位置へ、光誘起反応を用いた分子の表面修飾条件を検討するとともに、分子修飾に伴って起こる電子状態の変化について、TERSを用いて明らかにする。さらに、現在TERS用ナノプローブのさらなる改良を目指し、長さの異なるナノロッドの合成や、機能性材料とナノワイヤーの融合について、ヨーロッパの研究者のネットワークを広げながら取り組んでおり、新規開発するナノプローブをTERS計測に応用することで、より精度の高い計測の可能性についても検討する。また、これまでの研究成果を取りまとめ、国際学会を含む学会において研究成果の情報発信を積極的に行う。
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