| 研究課題/領域番号 |
15K17437
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| 研究機関 | 仙台高等専門学校 |
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研究代表者 |
佐藤 健太郎 仙台高等専門学校, 総合科学系, 助教 (90583550)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | グラフェン / 共鳴ラマン分光 |
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| 研究実績の概要 |
原子１個分の厚さの膜からなる原子層物質は、層の枚数、種類、重ね方といった積層構造で物性を変えられるため、新規物性や新規機能の発現が期待されている。グラフェンは炭素原子からなる原子層物質であり、グラフェンを別のグラフェン上にある角度（ねじれ角）だけ回転して重ね、２層とした原子層物質を積層構造がねじれた２層グラフェンという。積層構造がねじれた２層グラフェンの物性はねじれ角に依存するため、ねじれ角と物性の関係解明は重要であり、また他の原子層物質の物性を理解する際の知見も得られると期待される。共鳴ラマン分光は炭素材料の物性探究に広く使われている光学測定法であり、ラマンスペクトルの理論解析から積層構造と物性解明についての知見が得られると期待される。
佐藤健太郎は積層構造がねじれた２層グラフェンのラマンスペクトルのStokes-anti-Stokes散乱におけるStokes散乱とanti-Stokes散乱の相関の解明をおこなうために、積層構造がねじれた２層グラフェンのラマンピーク強度とラマンシフト、ねじれ角、励起光エネルギーとの関係を求める計算プログラム群の開発と改良を進めた。計算プログラム群を用いて、共同研究者らによる積層構造がねじれた２層グラフェンのラマンスペクトル中のRやR'バンドの励起光エネルギーとねじれ角の関係、結晶構造が変化した場合のGバンド強度変化の実験結果について、佐藤健太郎による数値計算を用いた解析と議論をおこなった。本研究では、積層構造がねじれた２層グラフェンのラマン散乱過程および結晶構造によるラマン強度変化を解明するための知見が得られた点において重要である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究の目的は理論と数値計算から原子層物質である積層構造がねじれた２層グラフェンのStokes-anti-Stokes散乱におけるStokes散乱とanti-Stokes散乱の相関の解明し、また励起子効果と結晶構造の関係の説明をおこない、原子層物質における共鳴ラマン分光の理論を展開することである。平成２７年度における研究実施計画では積層構造がねじれた２層グラフェンの励起子エネルギーを求める計算プログラム群の開発が平成２８年度以降のために主に計画されていた。
佐藤健太郎は研究実施計画に基づき、積層構造がねじれた２層グラフェンにおける励起子エネルギーを求める計算プログラム群の準備を進めていたが、共同研究者らによる本研究に関する重要な新規実験結果の解析をおこなう必要が生じた。本研究を遂行する上での研究計画・方法に従って平成２８年度は主に共同研究者らによる実験結果について積層構造がねじれた２層グラフェンにおけるGバンドだけではなくRやR'といった積層構造がねじれた２層グラフェンに特徴的なラマンピークの結晶構造や励起光エネルギーとの関係、またラマン散乱過程の議論を数値計算を用いて進めてきた。研究成果は論文として共同研究者らと発表準備中である。
本研究の目的、研究推進方策と平成２７年度における研究進捗状況を比べると、これまでの研究成果は本研究課題の推進方策におおむね基づいており、また本研究課題の目的を達成するために必要である。
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| 今後の研究の推進方策 |
平成２８年度以降は、積層構造がねじれた２層グラフェンのラマンスペクトルを求める計算プログラム群の開発および第一原理計算を利用した計算への展開を引き続きおこなう。また、積層構造がねじれた２層グラフェンのラマンスペクトルにおけるStokes-anti-Stokes散乱がある場合のStokes散乱とanti-Stokes散乱の相関を解明するためのラマンスペクトル計算への展開をおこなうために、ラマン散乱課程の考察および数値計算プログラム群の開発を進め、Stokes-anti-Stokes散乱におけるラマン強度変化の解明をおこなう。積層構造がねじれた２層グラフェンのラマンピーク強度とラマンシフト、ねじれ角、励起光エネルギーとの関係解明では、ラマンスペクトル中のGバンドだけではなく、RやR'バンドなどの積層構造がねじれた２層グラフェンのラマン散乱過程の解明に重要なラマンピークの性質についての計算も進める。本研究により得られた知見や開発した計算プログラム群および手法は平成２８年度以降において他の原子層物質の結晶構造、励起光エネルギーとラマンスペクトルの関係を解明する場合に利用する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成２７年度は予想していた校務状況に大きな変化があり、当初予定していた学会やシンポジウムへの参加といった短期出張をおこなえなかった。そのために次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
平成２８年度分として請求した助成金と合わせて、研究成果の発表と情報収集のための学会やシンポジウムへの参加費用、また計算機環境を整えるための費用の一部として使用する。
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