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走査型トンネル顕微鏡(STM) に関するサイレントキーワードナノグラフェンが含まれる科研費採択研究3件

走査型トンネル顕微鏡(STM) に関するサイレントキーワードナノグラフェンが含まれる科研費採択研究 3件

分子コンテナ法を利用した巨大ナノグラフェンの高機能化集積構造の構築と精密制御

【研究キーワード】

ナノグラフェン / ミセル型カプセル / 電極界面 / 金属フタロシアニン / 走査型トンネル顕微鏡 / 原子間力顕微鏡 / 分子コンテナ / ポルフィリン / 組織化 / 薄膜化 / ナノリアクター / EC-STM / 酸素還元反応 / 分子集積化 / ２次元組織化 / 分子コンテナ法 / ナノ構造形成

【研究成果の概要】

水に不溶なナノグラフェン類を水溶性のミセル型カプセルに内包し，内包されたナノグラフェン類を金やグラファイト表面へ輸送する方法論を確立した。具体的には，トライアングル状のC96H30, 三ツ葉状のC150H42をはじめ，ヘキサゴンのC222H42の分子像の解像，さらにオバレン単分子膜の電気化学界面での構造変化とその空隙へのチオール分子の一分子孤立化について，ナノスケール可視化に成功した。疎水性分子の吸着と組織化に関する成果に加え金属錯体分子にも展開し，特に鉄フタロシアニン内包カプセル分子が酸素還元反応を促進する「ナノリアクター」としての機能が発現することを見出した。

【研究の社会的意義】

これまで機能性を有するパイ電子化合物（特に疎水性が高い多環系化合物）の多くは水溶液中はおろか有機溶媒への極めて低い溶解性から溶液中における分子自体の電気化学特性はじめ種々の基礎物性についてはほぼ未解明であったが，本研究で確立した手法によって未解明な化合物の物性を理解できるようになった点は大変意義深く，また水溶化できたことで自然環境に必ずしも良い影響を及ぼさない有機溶媒の使用を削減するとともに，実験者の健康上の安全性（負荷低減）にも繋がった。

【研究代表者】

吉本惣一郎熊本大学産業ナノマテリアル研究所准教授 (Kakenデータベース)

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)

【研究分担者】
吉沢道人	東京工業大学	科学技術創成研究院	教授	(Kakenデータベース)
深港豪	熊本大学	大学院先端科学研究部(工)	准教授	(Kakenデータベース)

グラフェン欠陥構造に現れる局在スピン状態の制御
【研究分野】ナノ構造化学
【研究領域課題番号】17K04971 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

ナノグラフェン / 電子輸送 / プローブ顕微鏡 / ブレイクジャンクション / 走査型トンネル顕微鏡 / ブレイクジャンクション法 / 電気伝導度 / グラフェン / グラフェンナノリボン / 欠陥 / 電子状態
【研究成果の概要】

アセン前駆体の表面重合反応を用いたボトムアップ手法によりジグザグエッジを両端に持つグラフェンナノリボンを合成した。単分子の伝導度計測結果の統計的な解析から、数ナノメートル程度の分子長を示すグラフェンナノリボンは高い電気伝導度を示すことが分かった（＞0.1 G0、G0= 2e^2/h）。また、分子長が数ナノメートル程度のグラフェンナノリボンについて、理論計算を行った。その結果、グラフェンナノリボンに特徴的な局在スピンの相互作用により単分子の電気伝導度が変化すること、そして、グラフェンナノリボンの長さに応じて、局在スピンの相互作用の大きさが変化するため、電気伝導度が変調されることを明らかにした。
【研究の社会的意義】

本研究では、これまで実験的な検証が難しかった、欠陥構造の単離と構造同定に正面からら取り組むことで、グラフェンの化学活性の源である局在スピン状態を明らかにした。グラフェンナノ構造を表面に単離することで初めて、高活性な局在スピンを有するグラフェンの物性評価に成功した。本研究の成果は、これまでにないグラフェンエッジ構造に現れる局在スピン状態を利用し電子材料への展開に加え、化学活性、そして水素発生電極材料、酸素還元電極材料としての触媒機能や水素吸蔵機能、炭素磁気機能の開発に寄与するものである。
【研究代表者】

藤井慎太郎東京工業大学理学院特任准教授 (Kakenデータベース)
【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

グラフェンエッジ状態の精密エッジ化学
【研究分野】ナノ構造化学
【研究領域課題番号】25790002 (KAKENデータベースで見る）
【研究キーワード】

グラフェン / 電子物性 / プローブ顕微鏡 / 密度汎関数法 / 化学修飾 / ナノグラフェン / 走査型トンネル顕微鏡 / エッジ状態 / ＤＦＴ / ナノ炭素材料
【研究成果の概要】

グラフェン端ではエッジの存在により、エッジ状態と呼ばれる特異な電子状態が存在することが知られている。しかしエッジ境界における原子レベルでの電子状態評価が困難であるため、エッジ状態の実験的評価が望まれている。本研究では、原子レベルで整ったグラフェン端構造を作製し、プローブ顕微鏡を駆使して原子レベルでの物性評価と第一原理計算に基づいたシミュレーションを行うことで、二水素化エッジ構造など様々な化学修飾グラフェン端の実験的同定にはじめて成功した。その結果、従来のπ電系の幾何学的自由度のみならず、化学的自由度を含めた、化学修飾による多様なエッジ電子状態に基づいた精密エッジ化学実現への道筋を見出した。
【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 (Kakenデータベース)
【研究種目】若手研究(B)
【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31
【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)