グラフェンナノ構造体の力学的特性の原子論的解明と制御

• 研究課題/領域番号: 24560089
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 機械材料・材料力学
• 研究機関: 電気通信大学
• 研究代表者: 新谷 一人 電気通信大学, 情報理工学(系)研究科, 教授 (00162793)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: ナノ材料 / グラフェンナノリボン / カーボンナノチューブ / ピラードグラフェン / 皺 / らせん構造 / せん断変形 / 引張変形 / グラフェン / 粒界 / 欠陥 / ヤング率 / き裂 / グラフェイン / 二カルコゲン化モリブデン / 空孔欠陥 / 面外変形 / 波状構造

研究成果の概要

グラフェンナノ構造体の力学的特性を分子動力学シミュレーションによって調べた。その結果、せん断変形下で生じるグラフェンナノリボンの皺の数と振幅はグラフェンナノリボンの幅とせん断変形の大きさに依存すること、単層カーボンナノチューブ内のグラフェンナノリボンの形態はカーボンナノチューブの直径とグラフェンナノリボンの幅との差の大きさによって決まること、ピラードグラフェンのせん断変形とグラフェン面内の引張変形の大きさはピラーであるカーボンナノチューブの直径の大きさに依存することなどを明らかにした。これらの知見はグラフェンナノ構造体をナノデバイスへ応用する際の基礎データとなると期待される。

研究成果

• [雑誌論文] Thermal Properties of Pillared-Graphene Nanostructures (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Rifu and K. Shintani
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposium Proceedings 巻: 1727
  • DOI: 10.1557/opl.2015.69
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Structures and Electronic Properties of Graphene with Vacancy Defects (2014)
  • 著者名/発表者名: J. Sugimoto and K. Shintani
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposium Proceedings 巻: 1658
  • DOI: 10.1557/opl.2014.500
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electronic Properties of Hydrogenated Graphene-Like Materials Under Strains (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Mihara and K. Shintani
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposium Proceedings 巻: 1658
  • DOI: 10.1557/opl.2014.501
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Morphology of a graphene nanoribbon encapsulated in a carbon nanotube (2013)
  • 著者名/発表者名: F. Furuhashi and K. Shintani
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 3 号: 9
  • DOI: 10.1063/1.4821102
  • 査読あり
• [雑誌論文] First-Principles Calculation of the Electronic Properties of Single-Walled Carbon Nanotubes under Torsions (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Mihara and K. Shintani
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposium Proceedings 巻: 1505
  • DOI: 10.1557/opl.2013.473
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mechanical Properties of Pillared-Graphene Nanostructures under Shear Loads (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Sasaki, T. Hagi, and K. Shintani
  • 雑誌名: Materials Research Society Symposium Proceedings 巻: 1505
  • DOI: 10.1557/opl.2013.480
  • 査読あり
• [学会発表] 遷移金属カルコゲナイドの電子的特性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 杉本 淳、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第21期総会・講演会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2015-03-20
• [学会発表] ナノカーボン複合構造の熱的特性解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 利府 学、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第21期総会・講演会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2015-03-20
• [学会発表] カーボンナノチューブへのコロネン分子充填シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 阪根 嘉成、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第21期総会・講演会
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2015-03-20
• [学会発表] ピラードグラフェンナノ構造体の熱的特性解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 利府 学、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会第27回計算力学講演会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] コロネン内包カーボンナノチューブの形成過程 (2014)
  • 著者名/発表者名: 阪根 嘉成、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会第27回計算力学講演会
  • 発表場所: 盛岡
  • 年月日: 2014-11-22
• [学会発表] グラフェンの空孔欠陥の第一原理構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 杉本 淳、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会2014年度年次大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2014-09-08
• [学会発表] 空孔欠陥を有するグラフェンの第一原理計算
  • 著者名/発表者名: 杉本 淳、新谷一人
  • 学会等名: 日本材料科学会平成25年度学術講演大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ナノグラフェンのインデンテーションシミュレーション
  • 著者名/発表者名: 利府 学、新谷一人
  • 学会等名: 日本材料科学会平成25年度学術講演大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] カーボンナノベアリングの動特性解析
  • 著者名/発表者名: Zaem Arif bin Zainal Abidin、新谷一人
  • 学会等名: 日本材料科学会平成25年度学術講演大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] 多結晶グラフェンの強度特性解析
  • 著者名/発表者名: 青木佑介、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会第26回計算力学講演会
  • 発表場所: 佐賀
• [学会発表] Interaction between a Single-Walled Carbon Nanotube and an Encapsulated Graphene Nanoribbon
  • 著者名/発表者名: F. Furuhashi and K. Shintani
  • 学会等名: 2013 Materials Research Society Fall Meeting
  • 発表場所: Boston, Massachusetts, U. S. A.
• [学会発表] 引張荷重下における多結晶グラフェンの力学特性解析
  • 著者名/発表者名: 青木佑介、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第20期総会・講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] グラフェインライクナノ材料の第一原理計算
  • 著者名/発表者名: 三原紘大、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第20期総会・講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ねじり変形下のカーボンナノチューブの第一原理計算
  • 著者名/発表者名: 三原紘大、新谷一人
  • 学会等名: 日本材料科学会平成24年度学術講演大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] カーボンナノチューブ内のグラフェンナノリボンのらせん構造
  • 著者名/発表者名: 古橋史大、新谷一人
  • 学会等名: 日本材料科学会平成24年度学術講演大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ピラードグラフェンの力学的特性の解析
  • 著者名/発表者名: 羽木貴昭、新谷一人
  • 学会等名: 日本材料科学会平成24年度学術講演大会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] ピラードグラフェンナノ構造体の力学的特性の解析
  • 著者名/発表者名: 佐々木宏樹、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] 基板上グラフェンの形態特性解析
  • 著者名/発表者名: 瀬戸翔子、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会M&M2012材料力学カンファレンス
  • 発表場所: 松山
• [学会発表] 基板上g-BC2Nの電子的特性解析
  • 著者名/発表者名: 佐伯綾乃、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第19期総会講演会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] せん断荷重下のピラードグラフェンナノ構造体の力学的特性解析
  • 著者名/発表者名: 佐々木宏樹、新谷一人
  • 学会等名: 日本機械学会関東支部第19期総会講演会
  • 発表場所: 東京