| 研究課題/領域番号 |
20K05253
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分28020:ナノ構造物理関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
岡田 晋 筑波大学, 数理物質系, 教授 (70302388)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 炭素ナノ物質 / 複合構造 / 電子物性 / エネルギー論 / ナノ炭素物質 / 電子構造 / 炭化水骨格 / 炭素同素体 / 共有結合性有機骨格 / 炭化水素分子 / 共有結合性有機構造体 / 重合構造体 / 電子状態 / 物質設計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本課題では、共有結合性有機構造体の構造と電子物性を計算物質科学の手法を用いて明らかにすることを目的にしている。特に、ネットワークトポロジーと電子物性の間の相関関係の解明と、得られた知見を基盤とし、特異な電子物性を有する新たな共有結合性有機構造体の物質合成の指針提示を目指す。さらに、共有結合性有機構造体からなる高次構造体にも着目し、高次構造形成による物性変調の解明、新たな高次構造と物性デザインの可能性を探索する。これらの成果の統合を行うことにより、未だ明らかになっていない共有結合性有機構造体の電子物性に対して、包括的な基礎知見の提示をおこない、当該物質に対する基礎／応用研究のさらなる進展を促す。
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| 研究成果の概要 |
量子論に立脚した計算物質科学の手法を用いて、種々のナノ炭素ネットワーク物質のエネルギー論と電子物性の解明を行った。特に、炭化水素分子が重合した２次元、３次元構造について、その構造の安定性と電子物性の解明を行い、これらの物質が極めてユニークな半導体であることを予言した。さらに、種々のナノ炭素物質に対して、その複合構造体の物性解明を行い、その電子物性が構成物質の物性の単純な足し合わせを超えることを明らかにした。さらに、ナノ炭素物質の外部電場に対する応答特性の解明も行い、ナノ物質の形状と電子物性に強く依存した電場遮蔽特性現象がみられることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本課題では、炭化水素分子からなる共有結合骨格を出発物質として種々の高次構造の電子物性の解明、とくに、高次構造形成時生じる骨格間の相互作用が電子物性に及ぼす影響の解明を行った。さらに、高次構造を用いた新奇物性発現の可能性の探索も併せて起こった。その結果、このような高次構造体においては、骨格間の束縛が非共有結合的な弱い相互作用によるものでも、骨格間の微小な波動関数の混成や分極効果により、有意な電子物性変調が期待できることが明らかになった。このことは、このような共有結合性有機骨格構造体を用いた新たな物質科学の発展を促すという点で、極めて学術的に意義のある成果である。
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