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2015 年度 実績報告書

太陽炉を用いた反応性超高温処理によるグラフェン形成法の研究

研究課題

研究課題/領域番号 26600044
研究機関大阪大学

研究代表者

小林 慶裕  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30393739)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード酸化グラフェン / 太陽炉 / 還元 / 構造修復 / 超高温プロセス / 積層構造 / ラマン分光
研究実績の概要

平成27年度(本研究課題2年目)では、1年目における成果を踏まえて、本研究課題の主眼であるエタノールを含む反応性雰囲気での酸化グラフェン超高温処理による効果を詳細に検討した。
(1)反応性雰囲気でのグラフェン超高温プロセスの検証:超高温を得るための手段として、1年目に整備した太陽炉に加えて、電気炉(昇温上限温度:1600℃)の整備をおこなった。これにより、天候に左右されず幅広い条件での超高温処理実験の遂行や、項目(2)で述べるX線回折測定に必要な試料量の確保が可能となった。試料周辺の局所加熱である太陽炉とhot wall型の電気炉では気相中での熱分解過程が異なるはずであるが、温度が同じ場合の酸化グラフェン構造修復の進行は両者で同程度であることを見出した。これから、超高温でのエタノールの熱分解反応が極めて短時間のうちに進行し、定常的な処理雰囲気が形成されることが判明した。
(2)グラフェン薄膜構造解析:超高温処理で得られたグラフェン積層膜の詳細な構造解析をラマン分光法とX線回折法で詳細に進めた。エタノール中で最適化した条件で処理した酸化グラフェンから得られたラマンスペクトルでは、Dバンド/Gバンド強度比が0.1、2Dバンド/Gバンド強度比が0.7が観測された。これは、本課題での目標をほぼ達成し、金属触媒上でCVD成長したグラフェン薄膜に匹敵する性能が得られたことを示す。2Dバンド形状の解析から、エタノール雰囲気処理では乱層構造が保持されるという新規な現象を発見した。ただし、X線回折法による構造解析との対比から、この現象は酸化グラフェン薄膜の表面近傍のみで進行し、残りの大部分は不活性雰囲気と同様にグラファイト化(AB積層構造)していることがわかった。以上の結果から、酸化グラフェンから単層グラフェンに類似した物性が期待される乱層構造積層膜を作製するための指針が明らかとなった。

備考

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  • 研究成果

    (17件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 5件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Anomalous restoration of graphitic layers from graphene oxide in ethanol environment at ultrahigh temperature using solar furnace2016

    • 著者名/発表者名
      T. Ishida, Y. Miyata, Y. Shinoda and Y. Kobayashi
    • 雑誌名

      Applied Physics Express

      巻: 9 ページ: 025103

    • DOI

      http://dx.doi.org/10.7567/APEX.9.025103

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Method for Controlling Electrical Properties of Single-Layer Graphene Nanoribbons via Adsorbed Planar Molecular Nanoparticles2015

    • 著者名/発表者名
      H. Tanaka, R. Arima, M. Fukumori, D. Tanaka, R. Negishi, Y. Kobayashi, S. Kasai, T. Yamada, T. Ogawa
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 5 ページ: 12341

    • DOI

      doi:10.1038/srep12341

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Highly crystalline graphene formation from graphene oxides by ultrahigh temperature process using solar furnace2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, T. Ishida, Y. Miyata and Y. Shinoda
    • 雑誌名

      MRS Proc.

      巻: 1786 ページ: 31-36

    • DOI

      doi:10.1557/opl.2015.765

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 酸化グラフェンからの高結晶性グラフェン薄膜におけるバンド伝導の起源2016

    • 著者名/発表者名
      根岸 良太、伊藤 孝寛、赤堀 誠志、渡辺 義夫、小林 慶裕
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大、東京
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] カーボンナノチューブ薄膜を用いたIgE検出における吸着サイト効果2016

    • 著者名/発表者名
      加瀬 寛人、松井 祐司、根岸 良太、有福 達治、清柳 典子、小林 慶裕
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大、東京
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] 酸化グラフェンのエタノール中超高温加熱処理で生成したグラフェンの積層構造解析2016

    • 著者名/発表者名
      疋田 裕也、石田 俊、篠田 佳彦、小林 慶裕
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大、東京
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] ナノダイヤモンドから成長したカーボンナノチューブの密度・長さに及ぼす成長駆動力の効果2016

    • 著者名/発表者名
      林 明生、有福 達治、清柳 典子、小林 慶裕
    • 学会等名
      第63回応用物理学会春季学術講演会
    • 発表場所
      東工大、東京
    • 年月日
      2016-03-19 – 2016-03-22
  • [学会発表] デバイ長拡張によるカーボンナノチューブ薄膜バイオセンサの定量動作2015

    • 著者名/発表者名
      加瀬 寛人、根岸 良太、有福 達治、清柳 典子、小林 慶裕
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-15
  • [学会発表] グラフェン層成長により合成した多層グラフェンナノリボンのキャリア伝導における温度依存性2015

    • 著者名/発表者名
      山元 克真、根岸 良太、田中 啓文、福森 稔、小川 琢治、松本 和彦、小林 慶裕
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-15
  • [学会発表] 酸化グラフェンの超高温・反応性雰囲気での構造修復過程における反応ガス熱分解領域の効果2015

    • 著者名/発表者名
      石田 俊、篠田 佳彦、小林 慶裕
    • 学会等名
      第76回応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、名古屋
    • 年月日
      2015-09-13 – 2015-09-15
  • [学会発表] Band-like transport properties of reduced graphene oxide films2015

    • 著者名/発表者名
      R. Negishi, M. Matsuzaki, M. Akabori, S. Yamada, T. Ito, Y. Watanabe and Y. Kobayashi
    • 学会等名
      The 15th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Improvement response of thin film transistor biosensors by controllong synthesis conditions of carbon nanotube channel2015

    • 著者名/発表者名
      H. Kase, R. Negishi, M. Arifuku, N. Kiyoyanagi and Y. Kobayashi
    • 学会等名
      The 15th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural analysis of single-walled carbon nanotubes synthesized from very thin nanodiamond layers2015

    • 著者名/発表者名
      A. Hayashi, R. Shiina, M. Arifuku, N. Kiyoyanagi, Y. Kobayashi
    • 学会等名
      The 15th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Efficient restoration of highly crystalline graphene from graphene oxide by ultrahigh temperature process under reactive environment2015

    • 著者名/発表者名
      T. Ishida, Y. Miyata, Y. Shinoda and Y. Kobayashi
    • 学会等名
      The 15th International Conference on the Science and Application of Nanotubes
    • 発表場所
      名古屋大学、名古屋
    • 年月日
      2015-06-28 – 2015-07-02
    • 国際学会
  • [学会発表] Highly crystalline graphene formation from graphene oxides by ultrahigh temperature process using solar furnace2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Kobayashi, T. Ishida, Y. Miyata and Y. Shinoda
    • 学会等名
      MRS spring Meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-04-06 – 2015-04-10
    • 国際学会
  • [図書] 酸化グラフェンの還元法とグラフェン合成:熱還元法 (松本泰道(監修)、酸化グラフェンの機能と応用の一部)2016

    • 著者名/発表者名
      小林慶裕
    • 総ページ数
      400(予定)
    • 出版者
      (株)シーエムシー出版
  • [備考] 大阪大学大学院工学研究科 精密科学・応用物理学専攻 ナノマテリアル領域

    • URL

      http://www.ap.eng.osaka-u.ac.jp/nanomaterial/

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公開日: 2017-01-06  

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