| 研究課題/領域番号 |
15105005
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| 研究種目 |
基盤研究(S)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 研究分野 |
機能物質化学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
榎 敏明 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (10113424)
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| 研究分担者 |
福井 賢一 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (60262143)
宮崎 章 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (40251607)
高井 和之 東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教 (80334514)
針谷 喜久雄 産業技術総合研究所, ナノテクノロジー研究部門, 主任研究員 (00357823)
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| 研究期間 (年度) |
2003 – 2007
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| キーワード | ナノグラフェン / 分子磁性 / 走査トンネル顕微鏡 / グラフェン / 多孔性炭素 / 気体吸着 / 電荷移動相互作用 / ホスト-ゲスト相互作用 |
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| 研究概要 |
(1) グラファイト基板を酸素雰囲気中で熱処理し、細孔空きグラフェンを作製し、トンネル顕微鏡で孔の構造と端構造の相関を解明した。また、この様にして作製した細孔の端の電子状態を超高真空トンネル顕微鏡を用いて観察し、3回対称に歪んだヘキサゴナルな超格子構造が存在することを見出した。
(2) 薄膜グラフェンを電子線リソグラフィーと酸素プラズマにより加工し、ナノグラフェンリボン、ナノググラフェン、ナノ孔空きグラフェンを作製した。
(3) ナノグラファイトの3次元無秩序ネットワークで形成される多孔性炭素(活性炭素繊維)のナノポア中にカリウム原子を吸着させ、ホスト-ゲスト相互作用に基づく、磁性の変化を解析した。その結果、ゲストのカリウムには電荷移動種と中性種の2種類が存在することが明らかとなった。電荷移動種は電荷移動により、ナノグラフェンのエッジ状態スピン濃度を減少させ、中性種はナノポア中で強い交換相互作用で結合した反強磁性クラスターを形成することが明らかとなった。
(4) 活性炭素繊維のナノポア中にアルゴンを吸着すると、アルゴンの沸点以下では、アルゴンの凝集による機械的な力によりナノグラファイトは押しつぶされ、エッジ状態スピンは反強磁性短距離秩序を形成することが明らかとなった(磁気スイッチ効果)。
(5) 活性炭素繊維のナノポア中に、硝酸、塩酸を吸着させると、塩酸の場合には凝集塩酸分子の機械的な力により、エッジ状態スピンの磁性は変化するが、硝酸の場合には、濃度に依存して、磁気スイッチ効果と電荷移動による磁性変化が競合することが明らかとなった。
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