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池田 隆司; Chai, G.*; Hou, Z.*; 寺倉 清之*
no journal, ,
固体高分子形燃料電池は最も有望なエネルギー源の一つであるが、80度程度の動作温度で電極反応を促進するのに必要な白金触媒のコストが普及を妨げている。近年、sp
炭素をベースに窒素,ホウ素,硫黄等の軽元素をドープした材料が高い酸素還元活性を示すことが数多くのグループから報告されており、酸素還元活性における軽元素の役割が議論されている。本研究では、第一原理分子動力学シミュレーションにより窒素がドープされた欠陥を含むグラフェンの種々のモデルでの酸素吸着及び吸着酸素の還元過程を調べた。カソードの環境を模擬した水和された酸素のダイナミクスと自由エネルギーに基づいた考察から、欠陥を含むグラフェンへの窒素ドープは窒素のドープ位置と欠陥の構造によっては触媒活性が向上する可能性があることが示唆された。
圓谷 志郎; 松本 吉弘; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 境 誠司
no journal, ,
Graphene has attracted much attention as the most promising material for realizing molecular spintronic devices. The understanding of the insulator/graphene interface is of special importance for controlling the spin injection/ejection efficiency. In this work, we studied the interface properties of Al
O
and SiO/graphene heterostructures by micro-Raman spectroscopy. The changes in the Raman peaks (G and 2D bands) of graphene indicate finite interactions at the insulator/graphene interfaces. In the heterostructure of AlO/graphene, the G and 2D bands are stiffened (up-shifted) compared to pristine graphene. It has been demonstrated that the G peak is stiffened for both electron and hole doping, whereas the 2D peak is softened or stiffened for the respective doping types. Taking account of these relationships, the observed peak shifts of the G and 2D bands are attributed to hole doping in the AlO/graphene heterostructure.
大伴 真名歩; Avramov, P.; 圓谷 志郎; 松本 吉弘; 楢本 洋*; 山内 泰*; 境 誠司
no journal, ,
グラフェンはスピントロニクス材料として有望であるが、グラフェンへのスピン注入にはトンネルバリアを介したトンネル注入が一般的である。本研究では一般的に用いられる酸化アルミニウム・酸化マグネシウムよりも、成膜時のダメージが少ないバリア層材料として六方晶窒化ホウ素(h-BN)を提案し、その電子・スピン状態を最表面敏感なスピン偏極ヘリウム脱励起分光(SPMDS)により解析した。h-BNは本来5eV以上のバンドギャップを持つが、Ni(111)の3d軌道とh-BNの
軌道の混成により、ギャップ内に準位ができていることが確認された。その結果h-BNはNi(111)上で金属的になっていた。さらにギャップ内準位のスピン依存バンド構造を調べた結果、Niの多数スピンの向きに偏っていることが明らかになった。これは六方晶窒化ホウ素をグラフェンへのスピン注入時のバリア層材料とするうえで、極めて重要な知見であると言える。
松本 吉弘; 圓谷 志郎; 小出 明広*; 大伴 真名歩; Avramov, P.; 楢本 洋*; 雨宮 健太*; 藤川 高志*; 境 誠司
no journal, ,
The spin-polarized electronic structures across the interface between single-layer graphene and a Ni(111) thin film are explored by employing the depth-resolved X-ray absorption and magnetic circular dichroism spectroscopy with the atomic layer resolution. The depth-resolved Ni L-edge analysis clarifies that the Ni atomic layers adjacent to the interface show a transition of the spin orientation to the perpendicular one in contrast with the in-plane one in the bulk region. The C K-edge analysis reveals the intensifying of the spin-orbital interactions induced by the -d hybridization at the interface as well as out-of-plane spin polarization at the band region of graphene. The present study indicates the importance of the interface design at the atomic layer level for graphene-based spintronics.