2023 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high-temperature superconducting diamond created from graphene oxide
| Project/Area Number |
20K21213
|
|---|
| Research Institution | Kumamoto University |
|---|
Principal Investigator |
速水 真也 熊本大学, 大学院先端科学研究部(理), 教授 (30321912)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
|
| Keywords | ダイヤモンド / 酸化グラフェン / 窒素ドープ / 磁性 / 伝導性 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、GOを用いて、ドープダイヤモンドの高温超伝導およびSpin-Qubitの発現を目指し、これまでの研究から得た知見に従い、①ドープ酸化グラフェンの開発および機能発現、②高効率・高濃度ドープダイヤモンド新奇材料の開発、③新奇材料の高温超伝導およびSpin-Qubitの発現、④ARPES、STEM、ETEMや第一原理計算などによる物性評価およびフィードバック、⑤材料インフォマティクスに基づいた新奇材料開発
に研究開発の焦点を当てた。
ダイヤモンドの出発材料としてGOナノシートに着目した。グラファイトを酸化することで作製されるGOナノシートは、そのナノシート表面に多数の酸素官能基（エポキシ基、カルボキシル基、ヒドロキシル基など）を有しており、sp3のドメインが広がっている。このGOナノシートは様々な手法（化学還元、熱還元、光還元など）で還元することができ、還元後の酸化グラフェン還元体（rGO）は、酸素官能基のほとんどが脱離し、ヒドラジン還元すると窒素がドープされる（図2）。そのほか、同様にホウ素やリンあるいはハロゲンなどもドープすることができる。したがって様々な元素を炭素材料にドープすることができるため、これらを原料にした様々な原子をドープしたダイヤモンドの合成が可能となった。
ダイヤモンドの合成は、GOのドープによるダイヤモンドの合成に適した高温高圧合成法（愛媛大学PRIUS）とダイナマイトによる爆轟法（熊本大学産業ナノ）を用いた合成を行った。またドープダイヤモンドの物性評価は、XV中心のSpin-Qubitの物性評価はパルスEPRを用いてT2緩和を測定することで評価した。これらの合成実験では、窒素ドープダイヤモンドおよびナノダイヤモンドの合成を行うことができた。
|
