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鈴木 誠也; 根本 善弘*; 椎木 菜摘*; 中山 佳子*; 竹口 雅樹*
Annalen der Physik, 535(9), p.2300122_1 - 2300122_12, 2023/09
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Physics, Multidisciplinary)Germanene is a two-dimensional (2D) germanium (Ge) analogous of graphene, and its unique topological properties are expected to be a material for next-generation electronics. However, no germanene electronic devices have yet been reported. One of the reasons for this is that germanene is easily oxidized in air due to its lack of chemical stability. Therefore, growing germanene at solid interfaces where it is not oxidized is one of the key ideas for realizing electronic devices based on germanene. In this study, the behavior of Ge at the solid interface at high temperatures was observed by transmission electron microscopy (TEM). To achieve such in situ heating TEM observation, we fabricated a graphene/Ge/graphene encapsulated structure. In situ heating TEM experiments revealed that Ge like droplets moved and coalesced with other Ge droplets, indicating that Ge remained as a liquid phase between graphene layers at temperatures higher than the Ge melting point.
勅使河原 誠; 池田 裕二郎*; Yan, M.*; 村松 一生*; 須谷 康一*; 福住 正文*; 能田 洋平*; 小泉 智*; 猿田 晃一; 大竹 淑恵*
Nanomaterials (Internet), 13(1), p.76_1 - 76_9, 2023/01
被引用回数：2 パーセンタイル：71.03(Chemistry, Multidisciplinary)冷中性子以下の中性子強度を高めるため、ナノサイズグラフェンの集合体が、ナノダイヤモンドと同様に中性子のコヒーレント散乱を促進できることを提案した。さらには、グラフェンの強いsp2結合は、高い耐放射線性を有する可能性を秘める。理研の加速器駆動型小型中性子源やJ-PARCのiMATERIAを用いて、ナノサイズグラフェンの中性子全断面積測定,中性子小角散乱測定を行った。測定結果より、ナノサイズのグラフェン集合体は、コヒーレント散乱に起因すると考えられる冷中性子エネルギー領域での全断面積と小角散乱を増大させ、ナノダイヤモンドと同様に高い中性子強度をもたらすことを世界で初めて明らかにした。
Idham, M. F.*; Falyouna, O.*; Eljamal, R.*; Maamoun, I.; Eljamal, O.*
Journal of Water Process Engineering (Internet), 50, p.103289_1 - 103289_16, 2022/12
被引用回数：13 パーセンタイル：91.35(Engineering, Environmental)Due to synthesis variation affecting various graphene oxide (GO) physicochemical parameters and cost efficiency aspects, the present study investigated the influence of GO precursor components for GO precipitated nZVI nanocomposite (nZVI/GO) and optimized removal conditions to remove chloramphenicol (CAP) from water. In order to synthesize nZVI/GO nanocomposites, four methods of GO precursor synthesis were used, denoted GO1, GO2, GO3, and GO4. A novel synthesis process is introduced based on economic and time-less-consuming protocols to produce GO precursor. A series of desorption experiments were also implemented in various eluents to clarify the CAP removal mechanism. Interestingly, this study demonstrated the substantial impact of GO precursor on the nanocomposite performance in eliminating CAP. The introduced novel GO successfully served as an excellent nZVI precipitation medium and enhanced CAP removal efficiency. Empirical optimization demonstrated that nZVI/GO4-1:1 could eliminate up to 91% of 100 mg/L CAP by dosage as low as 0.25 g/L at pH 5. nZVI/GO4 displayed CAP removal stability throughout a more comprehensive pH range, and remarkable recyclability, making it more promising and practical than bare nZVI and other analyzed nanocomposites. Kinetics data demonstrated a high degree of compatibility with the pseudo-first-order (PFO) and pseudo-second-order (PSO). Through kinetics and statistical analyses, desorption experiments, FTIR spectroscopy, and EDX analysis, nZVI/GO4 removed some of the CAP through the adsorption mechanism controlled by physisorption and chemisorption. In contrast, the oxidation mechanism eliminated the remaining CAP.
池田 隆司; Hou, Z.*; Chai, G.-L.*; 寺倉 清之*
Journal of Physical Chemistry C, 118(31), p.17616 - 17625, 2014/08
被引用回数：51 パーセンタイル：80.6(Chemistry, Physical)窒素をドープした炭素ベースのナノ材料が固体高分子形燃料電池の非白金電極触媒として非常に興味がもたれている。この研究では、第一原理計算に基づいたシミュレーションにより窒素をドープしたグラフェン端が電子供与性・受容性、および塩基性を制御することにより高い酸素還元活性を示し、これらの制御により酸性条件下でそれぞれ内圏型と外圏型電子移動による高い4電子還元選択性をもつことを示した。我々のシミュレーションからジグザグ端でカルボニル酸素の隣にピリジン様窒素が存在する場合に2電子還元が選択的に起きることもわかった。この研究により酸素還元反応に対するグラフェン状物質にドープされた窒素の役割が明らかとなった。
Hou, Z.*; Shu, D.-J.*; Chai, G.-L.*; 池田 隆司; 寺倉 清之*
Journal of Physical Chemistry C, 118(34), p.19795 - 19805, 2014/08
被引用回数：11 パーセンタイル：35.66(Chemistry, Physical)非貴金属触媒やナノ電子デバイス材料として注目されている窒素ドープグラフェンには、多くの場合、窒素量と同程度かそれ以上の酸素が含まれている。我々は、グラフェンの単空孔は複空孔やストーンウェルズ欠陥よりもしばしば観察され、より化学的に活性であることから、酸化単空孔と窒素ドーパントの相互作用を密度汎関数計算により調べた。温度と酸素、水素ガスの分圧の関数として窒素未ドープ酸化単空孔と窒素ドープ酸化単空孔の相図を求めた。また単空孔の酸化と窒素ドープによる電子構造の変化を調べた。我々の計算結果からエーテル基が酸化単空孔での安定構造に共通して存在し、ほとんどの安定構造ではキャリアがドープされないことがわかった。
N-bearing grapheneWang, X.*; Hou, Z.*; 池田 隆司; 寺倉 清之*
Journal of Physical Chemistry C, 118(25), p.13929 - 13935, 2014/06
被引用回数：10 パーセンタイル：33.1(Chemistry, Physical)グラフェンの端と欠陥での可能な窒素含有部のNMR化学シフトを第一原理計算により調べた。我々の計算結果はピリジン様窒素とグラファイト様窒素がN NMRにより容易に同定できることを示しており、これは実験と一致している。一方、ピリジニウム様窒素とピロール様窒素を識別することはこれらのN核のNMRシグナルが重なるために困難である。しかしながら、我々はシミュレーションから
H NMRがこれらを区別するのに有用であることを示した。すなわちピリジニウム様窒素とピロール様窒素に直接結合しているHのNMR化学シフトは0.8と10.8ppmと見積もられた。我々が考慮した様々な端部のN NMRシグナルはピリジン様窒素を除き欠陥でのものとほぼ同じであった。一方、アームチェアー端と欠陥サイトでのピリジン様窒素はその凝集の程度により敏感にN NMRの化学シフトが変化することがわかった。
小川 修一*; 山田 貴壽*; 石塚 眞治*; 吉越 章隆; 長谷川 雅考*; 寺岡 有殿; 高桑 雄二*
no journal, ,
The behavior of C atoms in vacuum annealing/cooling processes for a graphene/Cu(111) has been investigated using synchrotron radiation photoelectron spectroscopy (SR-XPS). The sample structure is graphene/Cu(111)/Al
O
(0001), in which graphene was grown by a thermal CVD method at 1273 K. The C 1s, O 1s, and Cu 3s SR-XPS spectra were measured in situ during annealing/cooling in vacuum. The graphene coverage at a low temperature region below 873 K is almost 1 monolayer (ML), but it decreased with increasing temperature. At 1223 K, the coverage reached 0.4 ML. This indicates the graphene decomposed and C atoms diffused into the Cu substrate. It was also found from SIMS measurement that the amount of diffused C atoms in the thermal CVD process is smaller than that after vacuum annealing. These results suggest that the C atom diffusion into the Cu occurs frequently, but the diffused C atoms do not contribute to the graphene growth on the Cu surface.
矢野 雅大; 朝岡 秀人
no journal, ,
Au(100)とAu(111)上で前駆体分子の自己組織化単層膜を基にボトムアップ合成したグラフェンナノリボンをSTMを用いて観測した。自己組織化単層膜を基にしたグラフェンナノリボンは、基になった分子配向によって配向方位が制御可能であることが明らかになった。特に、Au(100)上ではグラフェンナノリボンの形成方位が基板再構成構造の一次元状の凹凸方位と一致するため、グラフェンナノリボンの形成方位の制御性が高い。これは、グラフェンナノリボンをデバイス応用する上で重要な知見となる。
矢野 雅大; 保田 諭; 朝岡 秀人
no journal, ,
Bottom-up synthesis has attracted attention for the fabrication of graphene nanoribbons (GNRs) with atomically-precise structures to realize novel electronic devices. However, control of length and orientation during GNR synthesis is difficult, thus, achieving longer and aligned GNR growth is a significant challenge. Herein, we report GNR synthesis from a well-ordered precursor monolayer on Au surfaces for long and oriented GNR growth. STM showed that DBBAs deposited on Au(111) at room temperature self-assembled into a well-ordered monolayer, in which the DBBAs were ordered in a straight line and the Br atoms in each molecule were oriented in the 
direction. The DBBAs in the monolayer were found to polymerize along with the molecular arrangement, resulting in longer and oriented GNR growth compared to the conventional growth method. These findings provide fundamental knowledge for controlling GNR growth from a well-ordered precursor monolayer to achieve longer and oriented GNRs.
