| 研究課題/領域番号 |
25286005
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
齋藤 理一郎 東北大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (00178518)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | カーボンナノチューブ / ラマン分光 / 電子ラマン / コヒーレントフォノン / エッジ状態 / 円偏光二色性 / 人口筋肉 |
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| 研究実績の概要 |
カーボンナノチューブの電子状態と光物性に関して、いろいろなテーマに関して大きな成果を得た。
(1) カーボンナノチューブで特定のフォノンモードだけを励起するコヒーレントフォノン分光の手法（パルストレイン法における、特定のパルス数が有効であることなどを示した。）を理論的に提案し、論文として発表した。(2) カーボンナノチューブの円偏光二色性の理論を研究した。特に、従来の双極子近似を超えた光吸収の理論を開発し、数値計算で特定の構造のナノチューブの円偏光二色性のスペクトルを計算した。数値計算結果は、実験グループのスペクトルの結果を再現した。この成果は実験の論文として発表した。また基礎となる理論の論文を投稿し、受理された。(3) ナノチューブを含む低次元物質の、熱起電力の増強効果に関して、熱的ドブロイ波長と閉じ込め長の比較によって、増強効果が表れる場合と現れない場合があることを一般的に示した。この一般的な理論は、過去の低次元物質において熱電効果の増強効果の現象を普遍的に説明した。この成果は、論文として発表した。(4) ナノチューブに電気的に電荷を与えることで、格子定数が伸び縮みすることで、人工筋肉になることを、第一原理計算を用いて明らかにした。特にホールドープした時に、大きな構造変化があることが分かった。この成果を、論文として発表した。また現在、どのような炭素材料が人口筋肉に適しているかという研究に着手している。(5) ナノチューブの電子ラマン分光において、干渉効果にって強度が増強することを理論的に明らかにした。また実験グループの光エネルギーを変化して得られるラマン強度の増強効果の結果を再現することができた。この結果も論文として発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初は、電子ラマン分光などの解析を進めていたが、昨年度までに研究成果をほぼまとめることができ、当初の目標を第４年度でほぼ達成した。
第４年度では、円偏光二色性の理論をまとめるとともに、同時に進行していた実験グループの解析にも参加し、大きな成果を上げることができた。円偏光に対する理論は、その他の原子層物質の解析（本科研費以外のテーマ）にも使われている。
ナノチューブを用いた人口筋肉は、20年前ぐらいに提案があり一部応用が進んでいるが、この初期のテーマに関しても計算結果を得て論文として発表するなど、研究のスピードが加速している。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後も、現在進行中のテーマの他に、新たに励起子効果の計算のプログラムを開発するなど、当初の目的で設定した以上の内容に関して研究に着手し、次のプロジェクト研究につなげていく方針である。具体的には、円偏光二色性の問題では励起子効果の計算を取りいれるプログラムを開発する。低次元物質の熱電変換に関する物質設計、さらには人口筋肉に関する研究も今後の研究の大きな推進するテーマといえる。大学院生などと研究を進めていきたい。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
博士研究員として研究支援者を雇用したが、研究支援者が、任期途中で別のポストに移動したため人件費がかからなくなったため。この博士研究者を補充する良い人材を見つけることができなかった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
10月から半年間博士研究員を雇用する予定があり、次年度使用額の予算を投入する予定にしている。
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