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2013 年度 実績報告書

グラフェン層に挟まれたフラーレン分子のマニピュレーション

研究課題

研究課題/領域番号 24656039
研究機関豊田工業大学

研究代表者

吉村 雅満  豊田工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40220743)

キーワードグラフェン / フラーレン / ベアリング / 摩擦
研究概要

グラフェン(G)は炭素六員環の単層シートであり,グラファイトを構成する物質である.一方、同じ炭素構造を持つため,フラーレン(C60)を利用したナノベアリングの受け軸基板としての機械材料としても注目されている.このナノベアリングは,将来の先端医療やバイオナノテクノロジーを担うナノマシンにとって,摺動部分の凝着を防ぐ点で不可欠である.本研究ではG/C60/Gのモデルシステムを作製し、その機械的特性を調べることを目的とする。
1. C60が転がるのに適した大面積(サブミリメートル)かつ高品質のグラフェンの合成に成功している。具体的には,銅(Cu)触媒基板上の化学気相成長(CVD)法によるグラフェン合成の最適化を行った.Cu基板を3気圧で熱処理することにより、基板表面の清浄化とともに原子レベルでの表面構造制御(ステップ-テラス構造)を行い、核密度を低減させることにより大面積での成長を可能とした。ラマン散乱分光法で評価したところ、高品質で単層のグラフェンであることも確認した。
2.C60分子の超高真空蒸着装置を作製し、これを用いてHOPG基板上にモノレイヤーのC60分子を形成することに成功した。この表面を接触型原子間力顕微鏡で評価しスリックスリップに特徴付けられる摩擦力像の観察に成功した。C60/グラファイトでの摩擦挙動を解析すると、C60上ではグラファイト上よりも摩擦力が小さいことが分かった。
3.G/ C60/Gの系を実現するために、1で作製したGをPMMAを用いてシリコン基板上に転写し、その後PMMAをアセトンで除去した。その表面を観察したところ、G上に微小のPMMAが残存していることが分かった。
以上のように、各要素材料の作製プロセスや測定手法の最適化は終了したが、G上の不純物を綺麗にとり除く必要がある。目下、UV照射やその他の方法などのいくつかの手法を試している。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Effect of solid-state polymerization on crystal morphology of a type of polydiacetylene single crystal2014

    • 著者名/発表者名
      S. Jo, S. Suzuki and M. Yoshimura
    • 雑誌名

      THIN SOLID FILMS

      巻: 554 ページ: 154-157

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2013.05.055

  • [雑誌論文] Effect of catalytic metals of various elements on synthesis of graphite-capped, vertically aligned carbon nanotube arrays2014

    • 著者名/発表者名
      Yuki Matsuoka and Masamichi Yoshimura
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 ページ: 045501-1-5

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.045501

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Focused Ion Beam as a Tool for Graphene Technology: Structural Study of Processing Sequence by Electron Microscopy2014

    • 著者名/発表者名
      Gemma Rius, Amir H. Tavabi, Narcis Mestres, Osamu Eryu, Takayoshi Tanji, Masamichi Yoshimura
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys.

      巻: 53 ページ: 02BC22-1-7

    • DOI

      10.7567/JJAP.53.02BC22

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nondegradative Dielectric Coating on Graphene by Thermal Evaporation of SiO2013

    • 著者名/発表者名
      S. Suzuki, C-C. Lee, T. Nagamori, T. R. Scibli, M. Yoshimura
    • 雑誌名

      Jpn. J. Appl. Phys

      巻: 52 ページ: 125102-1-5.

    • DOI

      10.7567/JJAP.52.125102.

  • [雑誌論文] Thermal Transformation of Carbon Hybrid Materials to Graphene Films2013

    • 著者名/発表者名
      R. Tiwari, M. Ishihara, J. N. Tiwari, M. Yoshimura
    • 雑誌名

      ACS Appl. Mater. Interfaces

      巻: 5 ページ: 6522-6526.

    • DOI

      10.1021/am401805u

  • [学会発表] Nucleation Suppression in CVD Growth of Graphene on Cu by High Pressure Pre-Annealing2013

    • 著者名/発表者名
      Seiya Suzuki ,Takashi Nagamori ,Yuki Matsuoka ,Masamichi Yoshimura
    • 学会等名
      2013 MRS Fall Meeting
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      20131201-20131206
  • [学会発表] 表面偏析およびCVD法によるグラフェンの合成2013

    • 著者名/発表者名
      吉村雅満
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 年月日
      20130925-20130925
    • 招待講演
  • [学会発表] Rapid growth of large-area and uniform graphene films via low-vacuum thermal annealing2013

    • 著者名/発表者名
      Duc Dung Nguyen and Masamichi Yoshimura
    • 学会等名
      The 5th international Conference on Recent Progress in Graphene Research 2013
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      20130910-20130910
  • [学会発表] Sub-Millimeter-Sized Single-Crystal Graphene Grown by Atmospheric Chemical Vapor Deposition2013

    • 著者名/発表者名
      T. Nagamori, S. Suzuki, Y. Matsuoka and M. Yoshimura
    • 学会等名
      ACSIN-12 & ICSPM21
    • 発表場所
      Tsukuba, Japan
    • 年月日
      20130904-20130908

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公開日: 2015-05-28  

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