| 研究課題/領域番号 |
16K13985
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
船津 麻美 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 助教 (00758956)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | グラフェン / ナノシート / 修飾 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、新規化学修飾グラフェン材料を開発するためのベース材料として酸化グラフェンを用いる。酸化グラフェン（ＧＯ）は、グラフェン骨格に様々な酸素官能基が付加した構造を持つため、高いプロトン伝導性を示し、更にＧＯを還元したrＧＯは、その還元手法（熱・化学・電気化学・光等）により電子伝導度の制御ができることが確認できている。そのためこれらの特性を活かした燃料電池や太陽電池といったデバイス化への糸口が見出されつつある。一方、ＧＯの官能基に注目し、種々の還元方法を考えた場合その基準となる特性値が定まっていない上、ＧＯの研究は非常に盛んに進んでいるに対してリファレンスとなる理論計算系の報告が少ないことが現状の課題である。そこで、本研究では、ＧＯの各種還元方法に基づいた理論計算を実施する。昨年度までに基準となるモデル及び計算方法を検討するために、ベースとなる炭素骨格と官能基１つ１つの構造から特性を結び付けることに注力し、ベースとなるＧＯのモデルを導くために、ＧＯの炭素数や官能基等を考慮し、基本骨格を決めた。また、各種還元手法において特徴的な情報（欠陥生成、ＣＨ基やＯＨ基増加等）を設定し系統的な計算を進めてきた。本年度は、様々な元素ドーピングや機能性分子、酵素などを用いた化学修飾グラフェンを合成するために、官能基の情報等があらかじめ報告されている材料（セルロースファイバー等）用い、修飾方法を検討し、酸化グラフェンへ活かす手法の確立に一部成功した。次年度はこれらを結び付けた研究へ進めていく予定である。
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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
昨年度から本年度にかけｒＧＯの状態を把握するために酸化グラフェンの理論計算のベース設計をすることができた。更に、今年はＧＯの化学修飾へ活かすために、他材料での修飾法や評価方法を見出し、理論と実験系から研究の進め方を導きだしてきた。しかしながら、その効果的かつ具体的なな活かし方（デバイス化）の確立ができていない。次年度はこの点に注力し新しいGOの活かし方を模索したいと感がている。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は以下を中心に研究を推進する。
１）GOへの化学修飾法の適応法の検討：これまでに検討してきた酵素固定化法や他材料で導いてきた修飾法を利用し化学修飾電極作製方法と確立させる。また修飾の種類や用いる
酵素等により、酸化グラフェンの各官能基における修飾部位の機能へ及ぼす役割を明らかにする。
２）デバイス化の検討：申請時に提案した酸化グラフェンを用いた太陽電池および燃料電池の作製についても検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
この研究を開始した当初、熊本震災が起き、設備等の再構築及び研究面での大幅な計画変更が必要となり、色々取り組み改善し、ここまで進めて参りました。しかしながら、最終的に仕上げるためには更に1年必要だと判断しましたので次年度に繰り越しして使用したいと考えております。次年度も当初の計画通り、原料及び評価・分析のための費用としてこれらを使用したいと考えております。そして最終的にこれまでの研究を形付けるよう進めて行きたいと考えております。
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