| 研究課題/領域番号 |
25790002
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
藤井 慎太郎 東京工業大学, 理工学研究科, 流動研究員 (70422558)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| キーワード | ナノグラフェン / プローブ顕微鏡 / 密度汎関数法 / グラフェン |
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| 研究実績の概要 |
グラフェンがナノサイズになると、端の存在によりエッジ状態と呼ばれる非結合パイ電子状態が現われる事が知られている。エッジ状態はナノ炭素材料の電気・磁気機能と密接に関わっているため、その電気・磁気物性の解明が望まれている。しかしならが、原子レベルでの化学環境（エッジの幾何学構造や化学修飾状態）により、エッジ状態は大きく変調されてしまう。従ってエッジ状態を用いたナノ炭素材料の電気・磁気機能化のために、原子レベルでの端構造作製法の確立が求められている。本研究では、ナノサイズグラフェン端について、原子レベルでの化学修飾法の確立と電気物性の解明と目的とした。平成25年度に確立した水素化エッチング法により、端が均一に水素化されたエッジ状態を有するナノサイズのホール構造を作製し、走査型トンネル顕微鏡観察により評価した。その結果、ナノサイズのホール構造のコーナーにおいてエッジ状態が局所的に失活していることを見出した。（Faraday Discuss 2014）。密度汎関数シミュレーションにより、コーナーでは水素原子間の立体反発に由来して、炭素骨格が再構成を引き起こしている事が分かった。以上、ナノ構造に特異的なエッジ状態の失活/発現機構の基礎的知見を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
原子レベルでの精密な電子状態計測と密度汎関数法シミュレーションの直接比較により、ナノ構造に特異的なエッジ状態の失活/発現機構の基礎的知見を得た。その結果、グラフェンエッジ状態の精密なエッジ化学の解明に近づいた。
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| 今後の研究の推進方策 |
グラフェンの典型的なエッジ幾何学構造として、ジグザグ端とアームチェア端が存在する。これまでは、ジグザグ端に着目してきたが、次年度からはアームチェア端について、エッジ化学とそれに応じた電子状態も計測を行うことで、系統的な精密なエッジ化学の解明を目指す。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
当初の計画通り、グラフェンアームチェア端の電子状態計測は完了した。実験をサポートするために電子状態計算を行ったが、より精度の高い計算結果を得るためには、付加的な計算時間が必要であることが分かった。このため次年度使用額が生じた。
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| 次年度使用額の使用計画 |
当該助成金は、密度汎関数シミュレーションのための計算機利用料に充てる。
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