| 研究課題/領域番号 |
17K05053
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
藤本 義隆 東京工業大学, 理学院, 研究員 (70436244)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | グラフェン / 欠陥構造 / 第一原理計算 |
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| 研究実績の概要 |
グラファイトの一原子層であるグラフェンは、電荷の移動度が極めて高いことから、次世代の電子デバイス材料として注目されている。本年度においては、グラフェンへのホウ素ドーピングに関する研究を展開した。特に、ドープされたグラフェンへの環境汚染ガス吸着に関する研究を行った。ホウ素ドープ型グラフェンでは、一酸化炭素や二酸化炭素分子は、比較的弱くではあるが吸着し、吸着分子とグラフェンとの距離は比較的長い。また、酸素分子や窒素分子は、相対的に弱く吸着する。一酸化窒素分子や二酸化窒素分子に関しては、比較的強く吸着することが分かった。また、吸着分子とグラフェン間の距離は比較的短いことが分かった。そのため、大気雰囲気中において、一酸化窒素分子と二酸化窒素分子のみがホウ素ドープ型グラフェンに選択的に強く吸着することが分かった。さらに、一酸化窒素分子と二酸化窒素分子がホウ素ドープ型グラフェン表面の両面に吸着することも分かった。このことから、ホウ素ドープ型単層グラフェンは、より吸着性の高いガス吸着材料として応用できる可能性があることが分かった。一酸化窒素分子や二酸化窒素分子が、ホウ素ドープ型グラフェンに吸着すると、電荷の移動が生じる。また、吸着する分子の種類や数に依存して、電荷の移動する方向や、電子の移動量に違いが生じることも明らかになった。以上の結果から、ホウ素ドープ型グラフェンは、窒素酸化物分子を大気雰囲気中で選択的に検出するための有用な電子材料であることが期待される。
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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
本研究では、グラフェンに不純物などの欠陥を導入することにより、デバイス応用へ向けた機能性材料の探索と物性の解明を行っている。本年度では、ホウ素ドープされたグラフェンへのガス吸着に関して調べた。その結果、ドープされたグラフェンが機能化され、大気中で環境汚染ガスのみが選択的に検出できる可能性があることを明らかにした。そのため、順調に進展しているものと考えられる。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後の方針として、グラフェン中の欠陥構造や反応性、電子物性に関する研究をさらに推し進め、グラフェン型電子デバイス応用への可能性を調べる。特に、様々な欠陥構造に関して調べ、それらの構造と電子物性との対応関係を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
国際会議への招聘による参加費等の減額により、本年度に予定していた成果報告に関する支出を抑えることができたため。次年度においては、研究を速やかに遂行するため、計算機の利用に割り当てる。また、得られた研究成果を公表するためにも割り当てる。
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