超伝導性黒鉛層間化合物の新展開～ＣａＣ６の解析からＭｇＣｘ等新化合物の創製へ～

• 研究課題/領域番号: 24560830
• 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: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京工芸大学
• 研究代表者: 松本 里香 東京工芸大学, 工学部, 准教授 (30338248)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015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); 2015年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2014年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円); 2013年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2012年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: 黒鉛層間化合物 / 炭素材料 / 超伝導 / 導電性材料 / CaC6 / 電気伝導率 / 大気安定性 / ホール係数 / 磁気抵抗 / 超伝導性 / ゼーベック係数 / MgC6 / KC8

研究成果の概要

高い超伝導転移温度で注目を集めるカルシウム-黒鉛層間化合物（Ca-GIC）の特性を調べ、K-GIC等の従来から知られるGICと比較した。Ca-GICはK-GICよりもゼーベック係数が小さいなど金属的性質が強い。しかし、黒鉛結晶構造の乱れが大きいため、熱伝導率は低かった。また、生成過程で用いたリチウム（Li）が残存した場合、超伝導転移温度が低下することが判明した。
Ca-GICよりも高い超伝導転移温度が期待されるMg-GICの創製を試みたところ、ゼーベック係数測定より、極僅かにMg-GICが形成した兆候が観測された。しかし、構造変化等の明らかな変化は認められていない。

研究成果

• [雑誌論文] Electrical conductivity and air stability of FeCl3, CuCl2, MoCl5, and SbCl5 graphite intercalation compounds prepared from flexible graphite sheets (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, Y. Okabe
  • 雑誌名: Synthetic Metals 巻: 212 ページ: 62-68
  • DOI: 10.1016/j.synthmet.2015.11.033
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 炭素材料による熱電発電とその可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本里香
  • 雑誌名: 炭素 巻: 2015 号: 270 ページ: 264-272
  • DOI: 10.7209/tanso.2015.264
  • NAID: 130005113842
  • ISSN: 0371-5345, 1884-5495
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thermoelectric properties and performance of n-type and p-type graphite intercalation compounds (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, Y. Okabe, N. Akuzawa
  • 雑誌名: J. Electron. Mater. 巻: 44 号: 1 ページ: 399-406
  • DOI: 10.1007/s11664-014-3409-6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Investigation of the high, stable electrical conductivity in graphite intercalation compounds prepared from flexible graphite sheets (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto
  • 雑誌名: Synth. Met. 巻: 198 ページ: 107-112
  • DOI: 10.1016/j.synthmet.2014.09.037
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Galvanomagnetic properties of air-stable and highly conductive potassium-intercalated graphite sheet (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Gotoh, K. Tamada, N. Akuzawa, R. Matsumoto, M. Fujishige, K. Takeuchi, M. Endo, Y. Soneda, T. Takeichi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids 巻: 74 号: 12 ページ: 1875-1878
  • DOI: 10.1016/j.jpcs.2013.08.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation of air-stable and highly conductive potassium-intercalated graphite sheet (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Gotoh, K. Tamada, N. Akuzawa, M. Fujishige, K. Takeuchi, M. Endo, R. Matsumoto, Y. Soneda, T. Takeichi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Solids 巻: 74 号: 10 ページ: 1482-1486
  • DOI: 10.1016/j.jpcs.2013.05.010
  • 査読あり
• [雑誌論文] Superconductive CaC6 prepared from flexible graphite sheets (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, M. Arakawa, H. Yoshida, N. Akuzawa
  • 雑誌名: Solid State Communications 巻: 152 号: 9 ページ: 767-770
  • DOI: 10.1016/j.ssc.2012.01.049
  • 査読あり
• [雑誌論文] Alkali-metal-graphite intercalation compounds prepared from flexible graphite sheets exhibiting high air stability and electrical conductivity (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, M. Arakawa, H. Yoshida, N. Akuzawa
  • 雑誌名: Synthetic Metals 巻: 162 号: 23 ページ: 2149-2154
  • DOI: 10.1016/j.synthmet.2012.10.010
  • 査読あり
• [学会発表] Highly electrical conductivities of copper chloride and aluminium chloride ternary GICs prepared from flexible graphite sheets (2016)
  • 著者名/発表者名: R, Matsumoto, Y. Okabe, S. Okubo, Y. Kubota, S. Yasuda
  • 学会等名: Carbon2016
  • 発表場所: ペンシルバニア（アメリカ ）
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Intercalation behavior of helically stacked cone structure of graphene ribbon (2016)
  • 著者名/発表者名: Y. Saito, R. Matsumoto, D. Hamane
  • 学会等名: Carbon2016
  • 発表場所: ペンシルバニア（アメリカ ）
  • 年月日: 2016-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] Charge transfer doping of multilayer graphene nanoribbon by metal-chloride intercalation (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Miyazaki, R. Matsumoto, Katagiri, D. Nishide, R. Ifuku, Y. Yamazaki, T. Matsumoto, K. Ueno, D. Yamaoka, Y. Awano, T. Sakai
  • 学会等名: Graphene Week 2016
  • 発表場所: ワルシャワ（ポーランド）
  • 年月日: 2016-06-13
  • 国際学会
• [学会発表] In-situ passivation of MoCl5 doped MLG with MoO3 (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kawamoto, H. Miyazaki, R. Matsumoto, M. Kenmoku, Y. Tsukamoto, A. Isobayashi, A. Kajita, T. Sakai, K. Ueno
  • 学会等名: MAM2016
  • 発表場所: ブリュッセル（ベルギー）
  • 年月日: 2016-03-20
  • 国際学会
• [学会発表] ポリイミド由来の黒鉛シートをホストとした黒鉛層間化合物 (2015)
  • 著者名/発表者名: 松本里香, 岡部裕介, 大久保舜, 窪田悠希
  • 学会等名: 第42回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 関西大学(大阪)
  • 年月日: 2015-12-04
• [学会発表] Intetrcalation Doping with Metal Chlorides in Low-Temperature-Grown Multilayer CVD Graphene for Interconnect Applications (2015)
  • 著者名/発表者名: H. Miyazaki, R. Matsumoto, M. Katagiri, D. Nishide, R. Ifuku, M. Takahashi, Y. Yamazaki, T. Matsumoto, N. Sakuma, K. Ueno, T.
  • 学会等名: SSDM2015
  • 発表場所: 札幌（北海道）
  • 年月日: 2015-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] Resistivity Reduction of Multilayer Graphene Interconnects Prepared by Low-Temperature Chemical Vapor Deposition (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Katagiri, T. Matsumoto, H. Miyazaki, R. Ifuku, R. Matsumoto, T. Sakai, A. Kajita
  • 学会等名: ADMETA2015
  • 発表場所: ソウル（韓国）
  • 年月日: 2015-09-16
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis of air-stable and highly electrically conductive graphite intercalation compounds (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, Y. Okabe, S. Okubo, Y. Kubota
  • 学会等名: Carbon2015
  • 発表場所: ドレスデン(ドイツ)
  • 年月日: 2015-07-14
  • 国際学会
• [学会発表] Synthesis of air-stable and highly electrically conductive graphite intercalation compounds (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, Y. Okabe, S. Okubo, Y. Kubota
  • 学会等名: Carbon2015
  • 発表場所: Dresden, Germany
  • 年月日: 2015-07-12 – 2015-07-17
• [学会発表] ポリイミド由来の黒鉛シートをホストとした高導電性黒鉛層間化合物の合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本里香，岡部裕介，阿久沢昇，大久保舜，窪田悠希
  • 学会等名: 第41回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2014-12-08 – 2014-12-10
• [学会発表] 黒鉛層間化合物の電気電子材料への応用を探る (2014)
  • 著者名/発表者名: 松本里香
  • 学会等名: 第52回炭素材料学会夏季セミナー
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2014-08-25 – 2014-08-26
  • 招待講演
• [学会発表] Causes of high and stable electrical conductivity in graphite intercalation compounds prepared from flexible graphite sheets (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, Y. Okabe, N. Akuzawa
  • 学会等名: Carbon2014
  • 発表場所: Jeju, Korea
  • 年月日: 2014-06-29 – 2014-07-04
• [学会発表] PGSグラファイトシートおよびPGSをホストとしたGIC の電子密度および移動度の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松本里香，岡部裕介，阿久沢昇
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 京都教育文化センター
• [学会発表] 金属充填CNTを用いたCNT/C複合体の熱電特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木健汰，池田基，手島一成，太田道也，松本里香，尹聖昊
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 京都教育文化センター
• [学会発表] 金属メッキCNTを用いた熱電変換材料の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村稀星，太田道也，池田基，鈴木健汰，松本里香
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 京都教育文化センター
• [学会発表] Thermoelectric properties of n-type and p-type graphite intercalation compounds (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, Y. Okabe, N. Akuzawa
  • 学会等名: ICT2013 (The 32nd International Conference on Thermoelectrics)
  • 発表場所: Kobe, Japan
• [学会発表] Graphite intercalation compounds prepared from flexible graphite sheets exhibiting high air stability and electrical conductivity (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, Y. Okabe, M. Arakawa, H. Yoshida, N. Akuzawa
  • 学会等名: ISIC17 (17th International Symposium on Intercalation Copmpunds)
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] 黒鉛層間化合物の熱電特性
  • 著者名/発表者名: 松本里香
  • 学会等名: 2013年度第3回CPC研究会
  • 発表場所: 連合会館（東京千代田区）
• [学会発表] Thermal and Electrical Properties of CaC6 along the ab-Plane and c-Axis
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, M. Nakajima, N. Akuzawa
  • 学会等名: Carbon2012
  • 発表場所: KraKow, Poland
• [学会発表] Thermoelectric Properties of GICs and their Possibility for Use as Thermoelectric Materials
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto, Y. Okabe, N. Akuzawa
  • 学会等名: Carbon2012
  • 発表場所: KraKow, Poland
• [学会発表] A Unique Hydrogen-Adsorption Behaviour of Potassium-Doped Turbostratic Carbons
  • 著者名/発表者名: N. Akuzawa, R. Matsumoto, K. Oshida, Y. Soneda
  • 学会等名: NANOSMAT 2012
  • 発表場所: Prague, Czech Republic
• [学会発表] p型黒鉛層間化合物の熱電特性と熱安定性
  • 著者名/発表者名: 岡部裕介, 松本里香, 阿久沢昇
  • 学会等名: 第9回日本熱電学会学術講演会
  • 発表場所: 東京工業大学
• [学会発表] 金属塩化物-黒鉛層間化合物の熱電特性と熱安定性
  • 著者名/発表者名: 岡部裕介, 松本里香, 阿久沢昇
  • 学会等名: 第39回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター
• [学会発表] 炭素材料へのカリウムインターカレーションとステージング
  • 著者名/発表者名: 阿久沢昇, 玉田耕治, 松本里香, 曽根田靖, 押田京一
  • 学会等名: 第39回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター
• [学会発表] アルカリ金属黒鉛層間化合物による水素吸着
  • 著者名/発表者名: Tang Chye Sin, 阿久沢昇, 玉田耕治, 松本里香, 曽根田靖，押田京一
  • 学会等名: 第39回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター
• [学会発表] 希薄なカリウムをインターカレーションしたグラファイトフィルムの電子輸送特性
  • 著者名/発表者名: 後藤夢実, 玉田耕治, 阿久沢昇, 松本里香, 曽根田靖
  • 学会等名: 第39回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター
• [学会発表] グラファイトインターカレーション化合物の超伝導性と熱電特性
  • 著者名/発表者名: 松本里香
  • 学会等名: 第46回化合物新磁性材料研究会
  • 発表場所: 筑波大学
  • 招待講演
• [学会発表] カリウム-黒鉛層間化合物の空気中安定化と電子輸送特性
  • 著者名/発表者名: 阿久沢昇・後藤夢実・大和田夏美・玉田耕治・藤重雅嗣・松本里香・曽根田靖・竹市力
  • 学会等名: 学振117委員会第304回委員会
  • 発表場所: 東京
• [学会発表] セシウム－黒鉛層間化合物(Cs-GIC)によるエチレンのオリゴメリ化反応の解析
  • 著者名/発表者名: 大嶋正人、武田馨、有澤義晃、松本里香
  • 学会等名: 日本コンピュータ化学会2012秋季年会
  • 発表場所: 山形大学
• [図書] “Recent Advanses in Superconductivity Research” edited by Christopher B. Taylor, (2013)
  • 著者名/発表者名: R. Matsumoto
  • 総ページ数: 9
  • 出版者: Nova Science Publishers
• [備考] 東京工芸大学 松本(里)研究室
  • URL: http://www.gen.t-kougei.ac.jp/chem/mrika/index.html