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2020 年度 実績報告書

1次元凹凸周期曲面構造C60ポリマー薄膜の新奇物理的・化学的機能の開拓

研究課題

研究課題/領域番号 18H01826
研究機関名古屋大学

研究代表者

尾上 順  名古屋大学, 工学研究科, 教授 (50241245)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードC60薄膜 / 1次元凹凸C60ポリマー / 熱電性能 / 特異ナノ空間反応場 / CO2固定 / 希少金属リサイクル
研究実績の概要

(1)熱電変換性能の開拓
C60薄膜の巨大ゼーベック係数の起源を探るべく、電極アレー間の空間ギャップを100 μmから100 nmまで狭くしながらゼーベック係数を測定したところ、薄膜のグレインサイズ程度である1-2 μmまで狭めると、ゼーベック係数に非線形性が現れることを見出した。巨大ゼーベック係数はグレイン境界が関与している可能性があることが分かった(投稿執筆中)。また、MoO3を用いて、P型C60ベース熱電素子を作製したところ、N型とは異なりゼーベック係数が電気伝導とトレードオフの関係になく高いパワーファクターを示すことを見出した(投稿準備中)。N型C60ベース熱電素子では、カリウムなどを用いた電子ドーピングではゼーベック係数が電気伝導とトレードオフの関係にあるのに対して、C60の光重合を利用するとゼーベック係数を維持しながら伝導性が向上することを見出した。
(2)特異反応場機能の開拓
C60薄膜およびC60ポリマー薄膜のナノ空間を利用した希少金属の1種であるロジウム(Rh)イオンの収着を行った後、EDXとXPSで元素分析を行った結果、表面に吸着していることを見出した。浸漬実験中の膜の電位を測定したところ、+0.8 Vとプラスの電位になっていたことから、3価のRhイオンが膜表面に吸着したため表面電位がプラスになり、膜内に拡散できなくなったことが考えられる。そこで、浸漬中に膜電位を- 0.1 Vに下げたところ、二桁近くRhイオンが収着することを見出した。C60およびC60ポリマー薄膜をデポしていないタンタル基板で同様の電位に下げても電着が起こらなかったことから、C60およびC60ポリマーに特有な現象であると推察される。現在、その原因を探っているところである。
また、これまでに得られた成果については、国際雑誌2件に掲載された。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Electron-beam irradiation of photopolymerized C<sub>60</sub> film studied using <i>in situ</i> scanning tunneling microscope, <i>in situ</i> Fourier-transform infrared spectroscopy, and first-principles calculations2020

    • 著者名/発表者名
      Onoe Jun、Nakaya Masato、Watanabe Shinta、Nakayama Tomonobu、Ohno Kaoru、Noda Yusuke
    • 雑誌名

      AIP Advances

      巻: 10 ページ: 085212~085212

    • DOI

      10.1063/5.0018985

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Immobilization of CO<sub>2</sub> at Room Temperature Using the Specific Sub‐NM Space of 1D Uneven‐Structured C<sub>60</sub> Polymer Film2020

    • 著者名/発表者名
      Nakaya Masato、Kitagawa Yasutaka、Watanabe Shinta、Teramoto Rena、Era Iori、Nakano Masayoshi、Onoe Jun
    • 雑誌名

      Advanced Sustainable Systems

      巻: 5 ページ: 2000156~2000156

    • DOI

      10.1002/adsu.202000156

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Behavior of Electrons Propagating on 1D Periodic Concave-Convex Curved Surface ~First Observation of Physical Properties Predicted by Quantum Mechanics of Submanifold ~2022

    • 著者名/発表者名
      J. Onoe
    • 学会等名
      Condensed Matter Physics World Forum (Webinar)
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 1次元周期的凹凸曲面上の電子挙動:部分多様体量子力学の実験検証2021

    • 著者名/発表者名
      尾上 順
    • 学会等名
      マス・フォア・インダストリ研究「材料科学における幾何と代数II」
    • 招待講演
  • [学会発表] ナノ空間材料を用いた環境・エネルギーへの応用2021

    • 著者名/発表者名
      尾上 順
    • 学会等名
      第3回ナノ材料科学・応用研究会、山口
    • 招待講演
  • [学会発表] Specific reaction field in the sub-nm space of one-dimensional uneven structured C60 polymer film for CO2 activation and immobilization2020

    • 著者名/発表者名
      J. Onoe
    • 学会等名
      Mini-symposium in Advanced Nanomaterials, Strasbourg (France)
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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