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原子レベルでの層間インターカレーション機構のリアルタイム可視化技術の開発

公募研究

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
研究課題/領域番号 22H05478
研究種目

学術変革領域研究(A)

配分区分補助金
審査区分 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

Lin YungChang  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (90772244)

研究期間 (年度) 2022-06-16 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
2023年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
キーワードIntercalation / STEM / 2D materials / graphene / 電子顕微鏡 / 電子エネルギー損失分光 / 二次元材料 / インターカレーション / 二次電池
研究開始時の研究の概要

本プロジェクトでは、透過型電子顕微鏡(TEM)研究に用いる新しい試料担体を作製し、層間インターカレーション機構を顕微鏡で直接観察することを可能にします。このプロジェクトの目的は、層状物質のインターカレーションや脱離に伴う金属イオンや化合物の動的挙動を原子レベルで直接観察・記録することである。同時に、インターカレーションされた化合物の電気的・光学的特性を測定し、インターカレーション物質が与える電荷移動の効果についてより深く理解する。

研究実績の概要

We investigated the atomic structure of metal chlorides and alkali metals intercalated into bilayer graphene (BLG) using STEM. Our results revealed structural deviations from the original materials; for instance, MoCl5 intercalation resulted in MoCl3 and other MoClx nanostructures. This emphasizes the need for atomic-resolution imaging to accurately ascertain the properties of intercalation compounds (published in ACS Nano).
Further, we found that K, Rb, and Cs intercalated into BLG form a hcp bilayer, challenging the expected single-metal-layer intercalation. From this, we proposed a new graphite intercalation model where the surface-near interlayer expands to accommodate a metal bilayer, while central layers retain a single-metal form, detailed in Nature Communications.

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。

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。

報告書

(2件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 8件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 備考 (4件)

  • [雑誌論文] Alkali metal bilayer intercalation in graphene2024

    • 著者名/発表者名
      Lin Yung-Chang、Matsumoto Rika、Liu Qiunan、Solis-Fernsndez Pablo、Siao Ming-Deng、Chiu Po-Wen、Ago Hiroki、Suenaga Kazu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 15 号: 1 ページ: 425-425

    • DOI

      10.1038/s41467-023-44602-3

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ready-to-transfer two-dimensional materials using tunable adhesive force tapes2024

    • 著者名/発表者名
      Nakatani Maki、Fukamachi Satoru、Solis-Fernandez Pablo、Honda Satoshi、Kawahara Kenji、Tsuji Yuta、Sumiya Yosuke、Kuroki Mai、Li Kou、Liu Qiunan、Lin Yung-Chang、Uchida Aika、Oyama Shun、Ji Hyun Goo、Okada Kenichi、Suenaga Kazu、Kawano Yukio、Yoshizawa Kazunari、Yasui Atsushi、Ago Hiroki
    • 雑誌名

      Nature Electronics

      巻: 7 号: 2 ページ: 119-130

    • DOI

      10.1038/s41928-024-01121-3

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct Observation of Locally Modified Excitonic Effects within a Moire Unit Cell in Twisted Bilayer Graphene2023

    • 著者名/発表者名
      Liu Ming、Senga Ryosuke、Koshino Masanori、Lin Yung-Chang、Suenaga Kazu
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 17 号: 18 ページ: 18433-18440

    • DOI

      10.1021/acsnano.3c06021

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Molybdenum Chloride Nanostructures with Giant Lattice Distortions Intercalated into Bilayer Graphene2023

    • 著者名/発表者名
      Liu Qiunan、Lin Yung-Chang、Kretschmer Silvan、Ghorbani-Asl Mahdi、Solis-Fernandez Pablo、Siao Ming-Deng、Chiu Po-Wen、Ago Hiroki、Krasheninnikov Arkady V.、Suenaga Kazu
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 17 号: 23 ページ: 23659-23670

    • DOI

      10.1021/acsnano.3c06958

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Excitonic Effects in Energy-Loss Spectra of Freestanding Graphene2023

    • 著者名/発表者名
      Guandalini Alberto、Senga Ryosuke、Lin Yung-Chang、Suenaga Kazu、Ferretti Andrea、Varsano Daniele、Recchia Andrea、Barone Paolo、Mauri Francesco、Pichler Thomas、Kramberger Christian
    • 雑誌名

      Nano Letters

      巻: 23 号: 24 ページ: 11835-11841

    • DOI

      10.1021/acs.nanolett.3c03863

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Large-area synthesis and transfer of multilayer hexagonal boron nitride for enhanced graphene device arrays2023

    • 著者名/発表者名
      Fukamachi Satoru、Solis-Fernandez Pablo、Kawahara Kenji、Tanaka Daichi、Otake Toru、Lin Yung-Chang、Suenaga Kazu、Ago Hiroki
    • 雑誌名

      Nature Electronics

      巻: 6 号: 2 ページ: 126-136

    • DOI

      10.1038/s41928-022-00911-x

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Vapor-Phase Indium Intercalation in van der Waals Nanofibers of Atomically Thin W6Te6 Wires2023

    • 著者名/発表者名
      Natsui Ryusuke、Shimizu Hiroshi、Nakanishi Yusuke、Liu Zheng、Shimamura Akito、Hung Nguyen Tuan、Lin Yung-Chang、Endo Takahiko、Pu Jiang、Kikuchi Iori、Takenobu Taishi、Okada Susumu、Suenaga Kazu、Saito Riichiro、Miyata Yasumitsu
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 17 号: 6 ページ: 5561-5569

    • DOI

      10.1021/acsnano.2c10997

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Patterning and doping of transition metals in tungsten dichalcogenides2022

    • 著者名/発表者名
      Lin Yung-Chang、Chang Yao-Pang、Chen Kai-Wen、Lee Tai-Ting、Hsiao Bo-Jiun、Tsai Tsung-Han、Yang Yueh-Chiang、Lin Kuang-I、Suenaga Kazu、Chen Chia-Hao、Chiu Po-Wen
    • 雑誌名

      Nanoscale

      巻: 14 号: 45 ページ: 16968-16977

    • DOI

      10.1039/d2nr04677f

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Twist Angle-Dependent Molecular Intercalation and Sheet Resistance in Bilayer Graphene2022

    • 著者名/発表者名
      Araki Yuji、Solis-Fernandez Pablo、Lin Yung-Chang、Motoyama Amane、Kawahara Kenji、Maruyama Mina、Gao Yanlin、Matsumoto Rika、Suenaga Kazu、Okada Susumu、Ago Hiroki
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 16 号: 9 ページ: 14075-14085

    • DOI

      10.1021/acsnano.2c03997

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Atomic Structure Analysis of Metal Chlorides and Alkali Metals Intercalated in Bilayer Graphene2023

    • 著者名/発表者名
      Yung-Chang Lin
    • 学会等名
      2023 Materials Research Society (MRS) Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unveiling the atomic structure of alkali metals intercalated in graphene layers2023

    • 著者名/発表者名
      Yung-Chang Lin
    • 学会等名
      The 20th International Microscopy Congress
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Bilayer graphene intercalation: A study of interlayer coupling and atomic structures of intercalants2023

    • 著者名/発表者名
      Yung-Chang Lin
    • 学会等名
      6th EU‐Japan Workshop on Graphene and Related 2D Materials (2023)
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 準安定相WS2の三角形型結晶成長とその成長機構考察2023

    • 著者名/発表者名
      岡田 光博
    • 学会等名
      第70回応用物理学会春季学術講演会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 電子らせん波を利用した単原子磁気モーメントの研究2022

    • 著者名/発表者名
      Yung-Chang Lin
    • 学会等名
      公益社団法法人本顕微鏡学会第 65 回シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Phase-engineered synthesis of tungsten disulfide atomic layers2022

    • 著者名/発表者名
      岡田 光博
    • 学会等名
      第63回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Improved metal intercalation into crystalline W6Te6 bundles2022

    • 著者名/発表者名
      夏井隆佑
    • 学会等名
      第63回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 原子レベルでの層間インターカレーション機構のリアルタイム可視化技術の開発2022

    • 著者名/発表者名
      Yung-Chang Lin
    • 学会等名
      学術変革領域研究(A)「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」 第3回 領域会議
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] グラフェン層間に2層アルカリ金属の最密配列を発見

    • URL

      https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2024/pr20240124/pr20240124.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 世界初、グラフェンなどの二次元材料テープを開発

    • URL

      https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2024/pr20240213/pr20240213.html

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [備考] 無機ナノファイバーに金属原子を挿入する技術を開発 次世代のエレクトロニクス応用に期待

    • URL

      https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2023/pr20230303/pr20230303.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [備考] 六方晶窒化ホウ素の大面積合成とグラフェン集積デバイスを実現

    • URL

      https://www.jst.go.jp/pr/announce/20230207/index.html

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-06-20   更新日: 2024-12-25  

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