ナノグラファイトのエッジフォノン

纳米石墨边缘声子

• 批准号: 16710072
• 负责人: 田中 崇之
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology (2005)Waseda University (2004)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16710072/
• 关键词: グラフェン; 高分解能電子エネルギー損失分光法; fcc鉄; 炭素ナノ構造体; フォノン; ナノ構造体; エッジ局在状態; 高分解能電子エネルギー分光法; HREELS

フラーレンやカーボンナノチューブに代表される炭素原子から構成される炭素ナノ構造体にはとりわけ関心が寄せられている.炭素ナノ構造体の中には活性炭のように、多くの「端」を持っている構造体が含まれているが、その特性は未解明であった。本研究ではグラフェン微結晶の終端形状の制御を行い、その端に局在した物性を調べた。先行する理論研究により、端に局在した物性はエッジ局在状態が担っていることが指摘されている。我々は高分解能電子エネルギー損失分光法(HREELS)により、端を制御して作製したグラフェンナノリボンにおいては、アームチェア端に局在するエッジ局在フォノンの存在を立証した。また同じくグラフェンナノヘキサゴンにおいては、ナノ構造体に特有のフォノンバンドは確認されたものの、ジグザグ端に局在するフォノンは存在しないことを示した。この成果は、終端形状の違いにより、エッジ局在特性の発現の有無が生じることを示唆する。グラフェンのエッジ局在物性は終端形状を整えないと十分に発現しないことを意味し、今後グラフェン終端の形状制御の方法を開拓する必要性を改めて示した。グラフェンナノ構造体の機能に関する研究も平行して行い、グラフェンと構造の類似するh-BNとNi(111)基板間に鉄の原子を挿入させることで、fcc鉄を約11層挿入することができた。Ni(111)上に直接fcc鉄を形成した場合に比べ、h-BNで被覆することで大幅にfcc鉄層を厚くすることが可能になった。この挿入したfcc鉄層は、h-BNやNi(111)との相互作用により、面内格子定数が圧縮されており、このことを反映して縦波フォノンがハード化していることを明らかにした。

由碳原子组成的碳纳米结构，例如富勒烯和碳纳米管，特别令人感兴趣。一些碳纳米结构，例如活性炭，具有许多“边缘”。它包含一种结构，但其性质尚未阐明。在这项研究中，我们控制了石墨烯微晶的末端形状并研究了边缘的物理特性。先前的理论研究指出，边缘局域态决定了边缘局域的物理特性。使用高分辨率电子能量损失光谱（HREELS），我们证明了边缘局域声子的存在，该声子位于由受控边缘制备的石墨烯纳米带的扶手椅边缘处。类似地，在石墨烯纳米六边形中，虽然确认了纳米结构特有的声子带，但表明不存在位于锯齿形边缘的声子。该结果表明边缘定位特性的存在或不存在是由终端形状的差异引起的。石墨烯的边缘局域化物理特性意味着除非调整终端形状，否则石墨烯的物理特性将无法得到充分表达，这项研究再次证明了未来需要开发控制石墨烯终端形状的方法。与此同时，对石墨烯纳米结构的功能进行了研究，通过在与石墨烯结构相似的 h-BN 和 Ni(111) 基材之间插入铁原子，可以插入大约 11 层 FCC 铁 I。能够做到。与直接在 Ni(111) 上形成面心立方铁相比，h-BN 涂层可以显着增厚面心立方铁层。结果表明，由于 h-BN 和 Ni(111) 的相互作用，插入的 FCC 铁层的面内晶格常数被压缩，这反映了纵向声子的硬化。

项目成果

Phonon Density of States of Pseudomorphic fcc-Fe Film

赝晶fcc-Fe薄膜的声子态密度

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Phys.Society of Jpn. 74
• 作者: T.Tanaka;C.Oshima;Tsunoda
• 通讯作者: Tsunoda

表面・界面工学大系

表面/界面工程部

• 发表时间: 2005
• 作者: T. Yammouch;K. Okada;and K. Masu;大成博文
• 通讯作者: 大成博文