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①グラフェンモアレ構造の3次元構造解析手法
収差補正透過型電子顕微鏡（TEM）で取得した2次元TEM像からグラフェンの積層構造を反映したモアレパターンの解析を行ったラマン分光では単層と判別される領域でTEM観察を行うと、六員環の方向の異なる2層由来の回折パターンが得られ、実像からはグラフェンの積層構造由来のモアレ構造が現れた。マルチスライス計算との比較によって、CVD成長させたグラフェン両面同時に転写した場合、グラファイトの層間距離（3.35Å）よりも大きい9-12Å離れた積層構造が形成される場合があることがわかった。銅箔の裏面を硫酸、過酸化水素水の混合溶液に数秒接触させることによってエッチング後にTEMグリッドへの転写を行った場合、モアレ構造は観察されず、ラマン分光による層数判別結果と一致した。層間の広い積層構造は銅箔の両面に成長したグラフェンを同時に転写することによって形成したと考えられる。ラマン分光は汎用的に用いられているグラフェンの層数を判別する手法であるが、層間距離の大きい積層構造が形成されている場合には見逃してしまう可能性があることが本研究により明らかになった。本研究結果は論文発表済である。
②グラフェン液体セルのTEM観察と加工
単層グラフェンを繰り返し転写することによってグラフェンの層間に水を挟み込んだグラフェン液体セルを作製し、TEMによる構造観察を行った。当初金属単原子を用いてセルの加工をする予定であったが、TEM観察時の電子線照射によって加工が起こることがわかった。グラフェン上での金属単原子作製手法と構造、電子状態解析の成果は特許1件を取得し、論文を2本投稿中である。
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