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2009 年度 実績報告書

ナノ炭素トポロジー物質における特異な電子・スピン物性の理論的研究

研究課題

研究課題/領域番号 19710082
研究機関広島大学

研究代表者

若林 克法  独立行政法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, 独立研究者 (50325156)

キーワードナノグラフェン / エッジ状態 / 量子輸送現象 / グラフェン / ナノリボン / 磁場特性 / 完全透過チャンネル / 理論
研究概要

ナノ炭素材料におけるネットワークトポロジーが電子輸送現象に与える影響を、平成19度本研究課題の一環として作製したScore型PCクラスター計算機を利用し、理論数値計算によって調べた。本年度は下記にしめす成果が得られた。
(1) 不純物散乱の強さや広がりが、伝導機構に与える影響を大規模数値解析により行った。アームチェア型のエッジを有するナノリボンにおいて、低エネルギー領域で、不純物散乱がほとんど電子輸送に影響を与えない特異な性質を有することを見いだした。これは、ディラック型分散関係に由来する線形バンドに関して、長距離型不純物による散乱では、Born近似の範囲で後方散乱の行列要素が消えることから理解できることが分かった。
(2) リボンの幅が異なる二つのナノリボンを接合する系について、そのコンダクタンスの振る舞いを調べた。ジグザグ端におきるエッジ状態にために、低エネルギー領域に、コンダクタンスがゼロになる反共鳴状態が現れる。この反共鳴状態の出現条件とジャンクション形状の関係を示した。エッジ形状を制御することによって、低エネルギーでの伝導特性が制御可能であることを示した。
(3) グラフェン量子ポイントコンタクトにおける電子輸送特性とその磁場に対する応答を数値的に解析した。その結果、ポテンシャルバリアーを介した電子伝導の場合と、エッジの幾何学的構造に由来したポテンシャルバリアーを介した電子伝導の場合とでは、その弱磁場でのコンダクタンスの依存性が大きく異なることが分かった。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2010 2009

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (12件)

  • [雑誌論文] Electronic transport properties of graphene nanoribbons2009

    • 著者名/発表者名
      Katsunori Wakabayashi, Yositake Takane, Masayuki Yamamoto, Manfred Sigrist
    • 雑誌名

      New Journal of Physics 11

      ページ: 095016(1)-095016(21)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Control of electric current by graphene edge structure engineering2009

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Yamamoto, Katsunori Wakabayashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters 95

      ページ: 082109(1)-082109(3)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nearly Perfect Single-Channel Conduction in Disordered Armchair Nanoribbons2009

    • 著者名/発表者名
      Masayuki Yamamoto, Yositake Takane, Katsunori Wakabayashi
    • 雑誌名

      Physical Review B 79

      ページ: 125421(1)-125421(5)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Conductance Distribution in Disordered Quantum Wires with a Perfectly Conducting Channel2009

    • 著者名/発表者名
      Y.Takane, S.Iwasaki, Y.Yoshioka, M.Yamamoto, K.Wakabayashi
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 78

      ページ: 034717(1)-034717(6)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Edge States and Flat Bands of Graphene Nanoribbons with Edge Modification2009

    • 著者名/発表者名
      K.Wakabayashi, S.Okada, R.Tomita, S.Fujimoto, Y.Natsume
    • 雑誌名

      J.Phys.Soc.Jpn. 79

      ページ: 034706(1)-034706(7)

    • 査読あり
  • [学会発表] グラフェンポイントコンタクトにおける電気伝導2010

    • 著者名/発表者名
      山本真幸(A), 若林克法(A, B), 物材機構(A), JSTさきがけ(B)
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-03-23
  • [学会発表] グラフェンコーナーエッジの電子状態2010

    • 著者名/発表者名
      下村祐司(A), 高根美武(A), 若林克法(B, C), 広大院先端物質(A), 物材機構(B), JSTさきがけ(C)
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-03-23
  • [学会発表] 2層グラフェンの減衰状態2010

    • 著者名/発表者名
      針谷喜久雄(A), 若林克法(B), 産総研(A), 物材機構(B)
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-03-20
  • [学会発表] クライン端構造によるグラフェンナノリボンのエッジ状態と平坦バンド2010

    • 著者名/発表者名
      若林克法(A, B), 岡田晋(C, D), 物材機構(A), JSTさきがけ(B), 筑波大数理物質(C), JST-CREST(D)
    • 学会等名
      日本物理学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      2010-03-20
  • [学会発表] Peculiar Electronic and Transport of Graphene Nanoribbons2010

    • 著者名/発表者名
      若林克法
    • 学会等名
      MANA SYMPOSIUM 2010
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2010-03-03
  • [学会発表] グラフェンにおける特異なナノスケール効果と電子物性2009

    • 著者名/発表者名
      若林克法
    • 学会等名
      奈良女子大学凝縮系物理セミナー
    • 発表場所
      奈良女子大学(奈良県奈良市)
    • 年月日
      2009-12-15
  • [学会発表] Transport of Nanographene : Effect of Geometry and Edges2009

    • 著者名/発表者名
      若林克法
    • 学会等名
      Indo-Japan Conference on "Graphene"
    • 発表場所
      ジャワハルラルネール高等科学研究所(インド、バンガロール)
    • 年月日
      2009-11-18
  • [学会発表] ナノグラフェンの電子物性と輸送特性2009

    • 著者名/発表者名
      若林克法(物材機構)
    • 学会等名
      物性研究所短期研究会「ディラック電子系の物性-グラフェンおよび関連物質の最近の研究」
    • 発表場所
      東京大学物性研究所(千葉県柏市)
    • 年月日
      2009-10-21
  • [学会発表] ナノグラフェンの電子物性と輸送特性2009

    • 著者名/発表者名
      若林克法(物材機構)
    • 学会等名
      新世代研究所第2回ナノカーボン研究会
    • 発表場所
      新世代研究所(東京都)
    • 年月日
      2009-09-11
  • [学会発表] Electronic Transport of Nanographene : Effect of Geometry and Edges2009

    • 著者名/発表者名
      若林克法
    • 学会等名
      KIAS Workshop on Physical Properties of Graphene
    • 発表場所
      KIAS(韓国、ソウル)
    • 年月日
      2009-06-29
  • [学会発表] Electronic Transport of Nanographene : Effect of Geometry and Edges2009

    • 著者名/発表者名
      若林克法
    • 学会等名
      NIMS CMS Seminar
    • 発表場所
      MMS(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2009-06-10
  • [学会発表] Edge Shape and Magnetic Field Effects on Electronic Transport Properties of Graphene Nanoribbons2009

    • 著者名/発表者名
      若林克法
    • 学会等名
      15^<th> International Symposium on Intercalation Compounds
    • 発表場所
      精華大学(中国北京市)
    • 年月日
      2009-05-12

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公開日: 2011-06-16   更新日: 2016-04-21  

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