研究課題
前年度では、二層系グラフェンに関する研究を中心に展開した。二層系グラフェンでは、単層グラフェンとは異なり、グラフェン間の層間相互作用による特異な電子輸送特性が見られることを明らかにした。さらに、二層グラフェンでは、これまでに実験的に作製されている３種類の積層の違いに依存した電子輸送特性が現れることも明らかにした。一方で、環境汚染や有害物質である一酸化窒素分子や二酸化窒素分子は、単層及び二層グラフェン共に強く吸着することが分かっている。そのため、単層及び二層グラフェンは、窒素酸化物分子に対するセンサーデバイス材料として有用であることを示唆する結果を得ていた。しかしながら、一酸化炭素や二酸化炭素などの環境汚染・有害物質においては、単層・二層グラフェンともに十分な吸着特性を示さないことが分かった。本年度では、環境汚染・有害物質である一酸化炭素や二酸化炭素に対するセンサーデバイスを設計するために、グラフェンの曲率効果に関して調べた。曲率の効果を調べるためのモデルとして、(8,0)カーボンナノチューブを用い、ホウ素ドープ型カーボンナノチューブへの一酸化炭素分子と二酸化炭素分子の吸着特性を調べた。その結果、一酸化炭素分子のカーボンナノチューブへの吸着エネルギーは、グラフェンの場合よりも大きいことが分かった。一方、二酸化炭素の吸着エネルギーは、グラフェンとほとんど変わらず、小さいままであった。また、一酸化炭素がカーボンナノチューブに吸着することで、伝導体側では、カーボンナノチューブの伝導度は大きく変化しないが、価電子帯側では伝導度が大きく変化することが分かった。結果、ホウ素ドープ型カーボンナノチューブは、一酸化炭素分子のセンサーデバイス材料として、有用であることが期待される。
2: おおむね順調に進展している
本年度では、カーボンナノチューブの電子輸送特性と環境汚染・有害系分子の吸着特性を調べ、グラフェンの曲率の効果を明らかにした、ホウ素ドープされたカーボンナノチューブでは、一酸化炭素分子センサーデバイス材料として有用であることが明らかになった。
今後の方針として、積層グラフェンの層間相互作用と曲率の効果に関して、電子構造と輸送特性の関係を明らかにしていく。また、それらを利用した電子デバイスへの応用に関する研究を推し進める。
参加を予定していた学会や国際会議の中止のため、会議参加登録費等の支出が必要なくなったため。今後の使用計画として、主に研究を遂行するために必要な計算機利用料と研究成果を公表するための経費に使用する。
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