| 研究領域 | ２．５次元物質科学：社会変革に向けた物質科学のパラダイムシフト |
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| 研究課題/領域番号 |
22H05468
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| 研究種目 |
学術変革領域研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
学術変革領域研究区分(Ⅱ)
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
蓬田 陽平 東京都立大学, 理学研究科, 助教 (90647158)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-16 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
2023年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
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| キーワード | ナノチューブ / 無機ナノチューブ / 遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ / 構造制御 / 対称性制御 / 2.5次元遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ / 2.5次元遷移金属ダイカルコゲナイド / ヘテロナノチューブ / ヤヌスナノチューブ / 水素発生 / 水素発生触媒 / 光物性 / バルク光起電力効果 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
2次元層状化合物を円筒状にした遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ（TMDC-NT）では、円筒構造・積層構造の自由度を活かした2次元物質にはないユニークな機能が期待される。本研究では、これまで開発してきたTMDC-NTの合成技術・積層技術を進化させることにより、円筒構造・積層構造が制御された2.5次元TMDC-NTを創製し、その触媒・デバイス応用や光物性開拓を展開する。本研究を通して、2.5次元TMDC-NTの生産基盤を構築し、TMDCの多機能材料としての可能性を見いだす。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、これまで開発してきた遷移金属ダイカルコゲナイドナノチューブ（TMDC-NT）の合成技術・積層技術を進化させることにより、円筒構造・積層構造が制御された2.5次元TMDC-NTを創製し、その触媒・デバイス応用や光物性開拓を展開することを目的とする。2023年度は、その目標達成に向けて、①円筒構造を制御したTMDC-NTの合成技術の開発、②異なるTMDC-NTを積層させたヘテロNTおよび異なるカルコゲンを有するヤヌスNTの創製、③TMDC-NTの触媒応答およびデバイス作製に取り組み、以下を実現した。
①円筒構造を制御したTMDC-NTの合成技術の開発：前年度開発した絶縁体基板上への小径INTの直接合成法の改良を行った。前駆体の成長温度を変化させて実験を行い、前駆体の形状が成長温度で大きく変わることを見いだした。またその過程で、前駆体が基板の結晶軸に対して配列することを見いだし、配列したINTの合成に成功した。
②異なるTMDC-NTを積層させたヘテロNTおよび異なるカルコゲンを有するヤヌスNTの創製：前年度実現したMoS2/WS2ヘテロNTにおいて、カルコゲン化温度の制御を行うことで、結晶性が高いヘテロNTの合成に成功した。結晶性を電子線回折により評価し、ヘテロNTのそれぞれの層が単一ドメインであることを明らかにした。さらに、前年度実現したWSSeヤヌスNTにおいて、STEM-EELSによる元素分析を行い、ヤヌス構造を示すことを実験的に実証した。ヤヌス化の条件を探索することにより、世界に先駆けてマイクロメートルスケールのヤヌスINTを実現した。
③TMDC-NTの触媒応答およびデバイス作製：②で得られたヤヌスNTを用いて電気化学セルを作製し、評価を行った。また並行して、バルク光起電力効果測定のためのナノチューブ一本のデバイス作製に対し、四端子電極を形成できる技術を開発した。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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