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2016 年度 実績報告書

2層グラフェンを用いた2次元銀結晶の創製と増強ラマン散乱分光への応用

研究課題

研究課題/領域番号 15H06723
研究機関豊田工業大学

研究代表者

鈴木 誠也  豊田工業大学, 工学部, ポストドクトラル研究員 (90590117)

研究期間 (年度) 2015-08-28 – 2017-03-31
キーワードグラフェン / 表面増強ラマン散乱 / 銀
研究実績の概要

最終年度は、(1)グラフェン/基板間への2次元銀構造の作製と(2)表面増強ラマン散乱分光(SERS)応用に取り組んだ。(2)では(1)で作製した構造のラマン散乱光増強特性と化学的耐性を評価した。以下それぞれについて詳述する。
(1)では、まずSiO2/Si基板上にスパッタリング法で銀を堆積させた。蒸着レート約0.1 nm/sで2~6 nm(膜厚換算)を堆積させると、532 nmの波長に適したSERS銀微粒子が得られることが分かった。続いて、化学気相成長法で合成したミリメートルスケールの単結晶グラフェンをAg/SiO2/Si基板上に転写し、銀微粒子を2次元空間に閉じ込めた。銀微粒子表面はSi基板と比べてラフな凹凸構造を有し、通常の転写法ではグラフェンが剥離しやすい問題があった。サポート材の除去前に真空アニール(~1 Pa、約200 ℃)プロセスを加えることで、グラフェンの剥離頻度を低減することに成功した。
(2)では、(1)で作製したグラフェン/Ag/SiO2/Si構造(G-SERS)のラマン散乱ピークの増強度を調べ、平均約10倍のピーク増強効果を基板全域にもつことが分かった。また、ピーク増強度の最大値は約25倍であった。続いてG-SERSの塩酸中および加熱環境での耐性を評価した。その結果、グラフェンが銀微粒子の保護膜として働き、濃塩酸中および大気中加熱環境(<400 ℃)でもSERSを発生できることを明らかにした。また、単層より2層グラフェンの方が耐性が高く、800 ℃の真空中加熱(~1 Pa)にも耐えうることを示した。以上に加え、G-SERS基板は堆積した分子(ローダミン6Gなど)の検出も可能なため、過酷な環境下での分子センサーや、 強酸や高温中での化学反応の追跡といった、新規のSERS応用へ適用できることを示した。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2017 2016

すべて 学会発表 (5件)

  • [学会発表] 2層グラフェンによるSERS基板内銀粒子の保護2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木誠也、吉村雅満
    • 学会等名
      第64回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜(神奈川県横浜市)
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-15
  • [学会発表] Fabrication of a thermally stable SERS substrate using bilayer graphene2017

    • 著者名/発表者名
      Seiya Suzuki、 Masamichi Yoshimura
    • 学会等名
      第52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
    • 発表場所
      東京大学 伊藤国際学術研究センター(東京都文京区)
    • 年月日
      2017-03-03 – 2017-03-03
  • [学会発表] 表面増強ラマン散乱用グラフェン/銀基板の作製2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木誠也、吉村雅満
    • 学会等名
      2016真空・表面科学合同講演会 第36回表面科学学術講演会・第57回真空に関する連合講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-12-01 – 2016-12-01
  • [学会発表] 単結晶グラフェンで保護したスパッタ銀薄膜の表面増強ラマン散乱2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木誠也、吉村雅満
    • 学会等名
      第77回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県新潟市)
    • 年月日
      2016-09-15 – 2016-09-15
  • [学会発表] Graphene coated silver substrate for SERS with acid tolerance2016

    • 著者名/発表者名
      Seiya Suzuki、Masamichi Yoshimura
    • 学会等名
      第51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
    • 発表場所
      北海道立道民活動センター かでる2・7(北海道札幌市)
    • 年月日
      2016-09-09 – 2016-09-09

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公開日: 2018-01-16  

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