| 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, 総合工学科, 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 | 共鳴ラマン分光 / 原子層物質 / グラフェン |
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| 研究実績の概要 |
グラフェンは原子1個分の厚さの炭素原子からなるシート状の物質である。グラフェンが2枚重なった2層グラフェンのうち、層に垂直な軸に対して片方の層が回転して重なったものが積層構造がねじれた2層グラフェンである。積層構造がねじれた2層グラフェンは原子層物質の一つであり、2層のなす角度に光物性が依存するという特徴を持っているため、光エレクトロニクスへの応用などが期待されている。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スペクトル中のGバンドについて、強束縛法を利用した数値計算結果と共同研究者らによる実験結果との比較および考察から、積層構造がねじれた2層グラフェンのGバンド強度の増強効果に関する現象についての詳細な解析をおこなった。積層構造がねじれた2層グラフェンのモアレパターンと関連があり、状態密度中に現れるファン・ホーブ特異点のエネルギーを測定されたラマン励起プロフィールから解析し、またラマン散乱過程における光励起キャリアの寿命を解析した。光励起キャリアの寿命は積層構造がねじれた2層グラフェンの2層のなす角度が10度から15度という中間的な角度の時には顕著に角度に依存しないことを示した。積層構造がねじれた2層グラフェンのラマン励起プロフィールにおけるGバンド強度の増強効果は、同様にファン・ホーブ特異点による共鳴効果からラマン強度が増強されるカーボンナノチューブの場合よりも強く、積層構造がねじれた2層グラフェンの共鳴ラマン散乱過程の解析にはさらなる理論的な説明が必要である。
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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
平成29年度の研究実績は当初の研究計画では想定していなかった実績である。しかし、共同研究者らによる本研究課題に関する実験結果の解析と考察が必要とされたため、本研究課題を推進するための研究計画と研究方法に基づいて研究の順番を組み替えて研究にあたった。平成29年度の研究実績は原子層物質のラマンスペクトルにおける励起光エネルギー、結晶構造との関係、その特性を明らかにするという本研究課題の目的に沿っており、原子層物質である積層構造がねじれた2層グラフェンの光学特性について知見を与えている。また、強束縛法を用いたシェブロン型グラフェンナノリボンの電子構造の予備数値計算や、オープンソースのプログラムパッケージであるQuantum ESPRESSOを用いた第一原理計算による積層構造がねじれた2層グラフェンの電子構造の予備数値計算などもおこなった。これら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30年度は引き続き原子層物質のラマンスペクトルを求める計算プログラム群の改良と数値計算によるラマンスペクトルの解析、また第一原理計算を利用した解析を進め、原子層物質のラマンスペクトルと結晶構造、励起光エネルギーの関係、ラマン散乱過程に関する考察を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成29年度は当初想定していたよりも校務状況が大きく変化し、出張計画の変更などによる次年度使用額が生じた。平成30年度に旅費やコンピューター関連の補強費として使用を計画している。
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