酸化グラフェンを基軸としたグラフェンハイブリッドの多重機能発現

• 研究領域: 原子層科学
• 研究課題/領域番号: 26107529
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 熊本大学
• 研究代表者: 速水 真也 熊本大学, 自然科学研究科, 教授 (30321912)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2015年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2014年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 酸化グラフェン

研究実績の概要

GOはグラファイトを酸化して合成するため、グラフェン表面に酸素原子や水酸基あるいはカルボキシル基が付加して負に帯電しており、様々なカチオン性の物質と複合体を形成する。またカチオン性の機能性有機化合物やとのハイブリッド化では、磁性体や伝導体などとの複合化が可能である。これらのGOハイブリッドは、GO水溶液にハイブリッド化させる物質の水溶液やアルコール溶液を加えるだけでハイブリッドを形成することができ、容易にナノシートとして分散させることができる。GOハイブリッドにおいて、プロトン伝導性の向上と付加的な多機能性、例えば磁性や伝導性あるいは誘電性などの機能性を発現する。そこでGO-金属イオンやGO-金属錯体のハイブリッドを静電的な相互作用により容易にハイブリッドを合成し、これらのGOにおけるプロトン伝導や発光特性と金属イオンや金属錯体におけると磁性、伝導性、誘電性、発光特性などをハイブリッドさせることにより多重機能性を協奏的に発現させることに成功した。またここで得られたGOハイブリッドをヒドラジンを用いた化学的還元、紫外線照射による光還元および電気化学的還元することにより、rGOハイブリッドを得ることができる。例えばGO-Co2+とのハイブリッドでは、還元後rGO-CoOのハイブリッドが形成され伝導性と磁性を併せ持つ非常に稀な物性を発現する。rGOは伝導性や強磁性を示すため、金属イオンや金属錯体との協奏的多重機能性を発現させることに成功した。

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Coexistence of Electrical Conductivity and Ferromagnetism in a Hybrid Material Formed from Reduced Graphene Oxide and Manganese Oxide (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Murashima, R. Ohtani, T. Matsui, H. Takehira, R. Yokota, M. Nakamura, L. F. Lindoy, S. Hayami
  • 雑誌名: Dalton Trans. 巻: 44 号: 11 ページ: 5049-5052
  • DOI: 10.1039/c5dt00299k
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Recent progress in applications of graphene oxide for gas analysis: a review (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Toda, R. Furue, S. Hayami
  • 雑誌名: Analytica Chimica Acta 巻: - ページ: 43-53
  • DOI: 10.1016/j.aca.2015.02.002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Super proton/electron mixed conduction in graphene oxide hybrids by intercalating sulfate ions (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Hatakeyama, Md. S. Islam, M. Koinuma C. Ogata, T. Taniguchi, A. Funatsu, T. Kida, S. Hayami, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. A, 3, 20892-20895 (2015) 巻: 3 号: 42 ページ: 20892-20895
  • DOI: 10.1039/c5ta05653e
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Coal Oxide as a Thermally Robust Carbon-Based Proton Conductor (2015)
  • 著者名/発表者名: Hatakeyama, K.; Ogata, C.; Koinuma, M.; Taniguchi, T.; Hayami, S.; Kuroiwa, K.; Matsumoto, Y.
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Int. 巻: 7 号: 41 ページ: 23041-23046
  • DOI: 10.1021/acsami.5b06470
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Impaired Proton Conductivity of Metal Doped Graphene Oxide (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikeda, M. R. Karim, H. Takehira, T. Matsui, K. Hatakeyama, Y. Murashima, T. Taniguchi, M. Koinuma, M. Nakamura, Y. Matsumoto, S. Hayami
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc. Jp. 巻: 87 ページ: 639-641
  • NAID: 130004153295
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ oxygenous functionalization of a graphite electrode for enhanced affinity towards charged species and a reduced graphene oxide mediator (2014)
  • 著者名/発表者名: M. R. Karim, Y. Ikeda, T. Ide, S. Sugimoto, K. Toda, Y. Kitamura, T. Ihara, T. Matsui, T. Taniguchi, M. Koinuma, Y. Matsumoto, S. Hayami
  • 雑誌名: New J. Chem. 巻: 38 ページ: 2120-2127
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrogen generation by graphene oxide-alkylamine hybrids through photocatalytic water splitting (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Ikeda, M. R. Karim, H. Takehira, K. Hatakeyama, T. Matsui, T. Taniguchi, M. Koinuma, Y. Matsumoto, S. Hayami
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 ページ: 486-488
  • NAID: 130004868052
  • 査読あり
• [雑誌論文] Programmable Spin-State Switching in a Mixed-Valence Spin-Crossover Iron Grid (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Matsumoto, G. N. Newton, T. Shiga, S. Hayami, Y. Matsui, H. Okamoto, R. Kumai, Y. Murakami H. Oshio
  • 雑誌名: Nature Commun. 巻: 5 ページ: 3865-3865
  • NAID: 120007130268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Proton Conductivities of Graphene Oxide Nanosheets: Single, Multilayer, and Modified Nanosheets (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hatakeyama, M. R. Karim, C. Ogata, H. Tateishi, A. Funatsu, T. Taniguchi, M. Koinuma, S. Hayami, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Angew. Chem., Int. Ed. 巻: 53 ページ: 6997-7000
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structures and Magnetic Properties of Iron(III) Complexes with Long Alkyl Chains (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakaya, K. Shimayama, K. Takami, K. Hirata, S. A. Amolegbe, M. Nakamura, L. F. Lindoy, S. Hayami
  • 雑誌名: Crystals 巻: 4 ページ: 104-112
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spin-crossover and LIESST Effect for Iron(III) Complex Based on π-π Stacking by Coordination Programming (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Nakaya, K. Shimayama, K. Takami, K. Hirata, S. A. Amolegbe, M. Nakamura, L. F. Lindoy, S. Hayami
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 43 ページ: 1058-1060
  • NAID: 130004868259
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tunable Graphene Oxide Proton/Electron Mixed Conductor that Functions at Room Temperature (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hatakeyama, H. Tateishi, T. Taniguchi, M. Koinuma, T. Kida, S. Hayami, H. Yokoi, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Chem. Mater. 巻: 26 ページ: 5598-5604
  • 査読あり
• [雑誌論文] Graphene and Graphene Oxide as Super Materials (2014)
  • 著者名/発表者名: M. R. Karim, H. Takehira, T. Matsui, Y. Murashima, R. Ohtani, M. Nakamura, S. Hayami
  • 雑誌名: Current. Inorg. Chem. 巻: 4 ページ: 191-219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optimization of proton conductivity in graphene oxide by filling sulfate ions (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hatakeyama, M. R. Karim, C. Ogata, H.Tateishi, T. Taniguchi, M. Koinuma, S. Hayami, Y. Matsumoto
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 50 ページ: 14527-14530
  • 査読あり
• [学会発表] Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide Hybrids (2015)
  • 著者名/発表者名: Ｓｈｉｎｙａ Ｈａｙａｍｉ
  • 学会等名: ＰａｃｉｆｉｃＣｈｅｍ2015
  • 発表場所: Ｈａｗａｉｉ
  • 年月日: 2015-12-15
• [学会発表] スーパーマテリアルとしての酸化グラフェン (2015)
  • 著者名/発表者名: 速水真也
  • 学会等名: ＭＲＳ－Ｊ
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2015-12-07
• [学会発表] Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide Hybrids (2015)
  • 著者名/発表者名: Ｓｈｉｎｙａ Ｈａｙａｍｉ
  • 学会等名: 錯体化学討論会（英語セッション）
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2015-09-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide Hybrids (2015)
  • 著者名/発表者名: Ｓｈｉｎｙａ Ｈａｙａｍｉ
  • 学会等名: ＩＳＮＳＣ
  • 発表場所: Ｂｕｓａｎ
  • 年月日: 2015-08-14
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Graphene Oxide and Reduced Graphene Oxide Hybrids with Spin Crossover Iron(III) Complexes (2015)
  • 著者名/発表者名: Ｓｈｉｎｙａ Ｈａｙａｍｉ
  • 学会等名: ＡＣＣＣ
  • 発表場所: Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇ
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Graphene oxide hybrids (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Hayami
  • 学会等名: ２D15
  • 発表場所: Adelaide, Australia
  • 年月日: 2015-03-10 – 2015-03-11
  • 招待講演
• [学会発表] 酸化グラフェンハイブリッド (2014)
  • 著者名/発表者名: 速水真也
  • 学会等名: 酸化グラフェン研究会
  • 発表場所: 東京、田町CIC
  • 年月日: 2014-12-18
  • 招待講演
• [学会発表] Graphene oxide hybrids (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hayami
  • 学会等名: NMS-X
  • 発表場所: Zhengzhou, China
  • 年月日: 2014-10-12 – 2014-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] Graphene oxide hybrids (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hayami
  • 学会等名: ISNSC
  • 発表場所: Bali, Indonesia
  • 年月日: 2014-08-10 – 2014-08-15
  • 招待講演
• [学会発表] Graphene oxide hybrids (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Hayami
  • 学会等名: ICCC
  • 発表場所: Singapore
  • 年月日: 2014-07-20 – 2014-07-25
• [備考] 研究概要
  • URL: http://www.sci.kumamoto-u.ac.jp/~hayami/index.html