グラフェンの酸化による原子スケール構造・電子状態制御のメカニズム解明

• 研究課題/領域番号: 25K08422
• 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28030:ナノ材料科学関連
• 研究機関: 東京都市大学
• 研究代表者: 河合 孝純 東京都市大学, デザイン・データ科学部, 教授 (30455571)
• 研究期間 (年度): 2025-04-01 – 2030-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2025年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2029年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2028年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2027年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2026年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2025年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: Graphene Oxide / DFT Calculation / Electric Field Effect / Adatom Interaction

研究開始時の研究の概要

本研究は、還元型酸化グラフェンにおける酸素含有官能基の挙動とその電子的性質への影響を解明することを目指す。密度汎関数法に基づく第一原理計算と機械学習を組み合わせた分子動力学シミュレーションを用いて、原子レベルでの相互作用メカニズムからマクロスケールでの現象理解への橋渡しとする。
特に、エポキシ基やヒドロキシ基などの配置・濃度が電気的特性に与える影響を機械学習モデル等を活用した大規模シミュレーションにより探索し、それらの温度依存性や複合的相互作用について明らかにする。これらの結果からグラフェンの劣化メカニズムの解明とその抑制方法の開発へと研究を展開し、グラフェンのデバイス応用に資することを目指す。