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2017 年度 実績報告書

ナノ構造制御によるグラフェンの高機能化デザイン

研究課題

研究課題/領域番号 26390062
研究機関東京工業大学

研究代表者

藤本 義隆  東京工業大学, 理学院, 研究員 (70436244)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2018-03-31
キーワードグラフェン / ドーピング / 第一原理計算
研究実績の概要

本年度においては、ドープされた単層グラフェンへの大気雰囲気中における窒素酸化物分子などの環境汚染型ガスの吸着に関する研究を展開した。窒素ドープ型グラフェンには、一酸化、二酸化などの炭素酸化物分子や窒素酸化物分子、また、大気中に豊富にある酸素分子や窒素分子は、比較的弱く吸着する。その時の吸着分子とグラフェン間の結合距離は長い。一方、ホウ素ドープされたグラフェンでは、一酸化窒素と二酸化窒素分子のみが比較的強い吸着することが分かった。これらの吸着分子とグラフェン間の距離は、比較的短いことも分かった。さらに、ホウ素ドープグラフェンでは、ホウ素欠陥上で吸着しやすいが、窒素ドープグラフェンでは、窒素欠陥上よりもその周りの炭素と吸着しやすい。次に、ホウ素ドープ型グラフェン上での吸着分子の電子構造を調べるため、走査型トンネル電子顕微鏡(STM)像を求めた。分子が吸着する前では、ホウ素周りで三角形の形をしたSTM像がみられる。一酸化窒素分子が吸着すると、2つのリング状のSTM像が現れる。二酸化窒素分子が吸着した場合では、2つの凸状のSTM像が見られることが分かった。このように、吸着分子の種類によって、STM像の形状に違いが見られることが分かった。また、エネルギーバンド図では、フェルミエネルギー近傍で、吸着分子由来の軌道が見られる。このことから、これらの軌道がSTM像の構成に寄与しているものと考えられる。そのため、STMを用いることで、グラフェン表面に吸着分子の種類のみならず、原子構造や電子状態を詳細に観測できるものと期待される。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2018 2017

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 (11件) (うち国際学会 6件、 招待講演 3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] First-principles theoretical investigation of graphene layers of sensor applications: A review2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimoto
    • 雑誌名

      Nanomaterials and Nanotechnology

      巻: 7 ページ: 1-7

    • DOI

      10.1177/1847980417737645

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Formation and Physical Properties of h-BN Atomic Layers: A First-Principles Density-Functional Study2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimoto
    • 雑誌名

      Advances in Materials Science and Engineering

      巻: 2017 ページ: 2676432_1-6

    • DOI

      10.1155/2017/2676432

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Gas adsorption, stabilities and electronic properties of graphene monolayers and bilayers doped with B and N2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimoto and S. Saito
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] Band Structure Engineering in C-doped Boron-Nitride Atomic-Layer Materials via Interlayer Interaction and Electron Correlation2018

    • 著者名/発表者名
      S. Saito, T. Haga and Y. Fujimoto
    • 学会等名
      APS March Meeting 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] First-principles Theoretical Design and Analysis of Graphene for Sensor Applications2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimoto
    • 学会等名
      European Advanced Energy Materials Congress
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Strain induced effects of hexagonal boron nitride atomic layers: A first-principles density-functional investigation2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimoto
    • 学会等名
      19th Nano Congress for Next Generation
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] First-principles Theoretical Investigation of Graphene for Sensor Applications2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimoto
    • 学会等名
      8th Annual Congress on Analytical and Bioanalytical Techniques
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Gas adsorption effects on graphene doped with B and N atoms: a first-principles study2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimoto and S. Saito
    • 学会等名
      10th International Conference on Science and Technology of Advanced Ceramics
    • 国際学会
  • [学会発表] Gas Adsorption Effects on Stabilities and Electronic Properties of Monolayer Graphene for Sensor Applications: A First-Principles Study2017

    • 著者名/発表者名
      藤本義隆、斎藤晋
    • 学会等名
      第53回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • [学会発表] ドープされたグラフェンへの環境汚染ガス吸着2017

    • 著者名/発表者名
      藤本義隆、斎藤晋
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] Cドープされたh-BN膜とグラフェンからなる複合原子膜の電子物性2017

    • 著者名/発表者名
      芳賀太史、藤本義隆、斎藤晋
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] 三層系h-BN膜の安定積層構造と電子状態2017

    • 著者名/発表者名
      松浦雄斗、藤本義隆、斎藤晋
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [学会発表] CドープされたBNナノチューブの電子構造と不純物状態2017

    • 著者名/発表者名
      斎藤晋、藤本義隆、芳賀太史
    • 学会等名
      日本物理学会2017年秋季大会
  • [図書] New Polymer Nanocomposite for Environmental Remediation2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Fujimoto
    • 総ページ数
      pp. 207-220
    • 出版者
      Elsevier

URL: 

公開日: 2018-12-17  

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