KAKENHI (Grants-in-Aid for Scientific Research) -
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精密金属ナノクラスターを構成単位とするシステム機能化学の学理構築
2023.4 - 2027.3
JSPS 科学研究費 基盤研究A
尾上 順
Authorship：Coinvestigator(s) Grant type：Competitive
Grant amount：\2800000 （ Direct Cost: \2800000 ）
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Japan-France workshop on the molecular-scale understanding and high-performance desi gn of energy conversion materials International coauthorship
2020.7 - 2021.3
Grant-in-Aid for Scientific Research
Jun Onoe
Authorship：Principal investigator Grant type：Competitive
Grant amount：\2211000
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Study on Cs Desorption from Soil Clay Minerals by Subcritical Water containing Metal Ions
Grant number：18H03398 2018.4 - 2021.3
Authorship：Coinvestigator(s)
Grant amount：\2396000
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1次元凹凸周期曲面構造C60ポリマー薄膜の新奇物理的・化学的機能の開拓
Grant number：18H01826 2018.4 - 2021.3
JSPS 科研費 基盤研究B
尾上 順
Authorship：Principal investigator
Grant amount：\17810000 （ Direct Cost: \13700000 、 Indirect Cost：\4110000 ）
（１） 熱電変換機能の開拓
超高真空(UHV)下でマイクロプローバを用いてゼーベック係数を測定し, 四探針測定で得られている電気伝導率からパワーファクターを算出したが、KxC60薄膜と同様に、ゼーベック係数と電気伝導率とがトレードオフの関係であることがわかった。薄膜のグレインサイズ（数ミクロン）に対して上記2つの物性値を測定する際の電極パッド間の距離が0.1 mmのため、粒界が支配的になっていることが原因と考えられる。そのため、現在、電極間距離を縮小して再度測定を行う予定である。
（２） 特異反応場機能の開拓
CO2の固定化および有価物質への変換として、水素（H2）とCO2との反応によるギ酸（HCOOH）の生成について検討した。ギ酸は水素キャリアとして注目されている物質である。UHVチャンバーにH2とCO2を1D凹凸C60ポリマー薄膜に導入し、in situで赤外分光測定を行い、理論スペクトルとを比較した結果、室温ではフリーのギ酸に対応するピークは観測されなかったが、新たなピークが現れた。ギ酸がC60ポリマーに吸着している可能性もあり、現在、可能性のあるモデル構造から理論IRスペクトルを計算中である。
また、得られた成果については、今年度、国際雑誌Carbon 152, 241 (2019)、Carbon 152, 882 (2019)、Nanotechnology 31, 115701 (2020)に掲載され、現在１報投稿中である。
上記検討課題は想定内の課題であるため、その解決策も分かっているため、概ねクリアできると考えられる。
（１） 熱電変換機能の開拓
前年度は、C60薄膜に電子線照射により1D凹凸C60ポリマー薄膜を形成し, ゼーベック係数と電気伝導率をin situ測定したが、グレインサイズより大きな電極間で測定認め、粒界の影響により、薄膜の真の物性値が測定できなかった。今年度は、電極間距離をグレインサイズ程度まで小さくすることで、薄膜由来の真のゼーベック係数と電気伝導率を測定し、1993年に理論予測されている巨大ZTを発現するか検証する。
2 特異反応場機能の開拓
今年度は、前年度In situ超高真空FT-IR装置に取り付けた反応性ガス導入機構および質量分析計測器を用いて、 固定化 したCO2を有用物質(R-OH, R-COOHなど)に変換するために, H2ガスを導入し、室温でギ酸が生成するかを検討した。新たなIRピークが観測されたが、フリーのギ酸そのもののIRピークとは異なることから、ギ酸とC60ポリマーとの相互作用したモデル構造を用いた理論スペクトルを算出し、生成物の同定を行う。また、新たに反応性ガス(たとえば、メタンやエタン)を導入し, 炭酸イオンから有用物質への変換を試みる。 -
1次元凹凸周期曲面構造C60ポリマー薄膜の新奇物理的・化学的機能の開拓
2018.4 - 2020.3
科学研究費補助金 基盤研究(B)
尾上 順
Authorship：Principal investigator
既往のナノカーボン材料（フラーレン, ナノチューブ, グラフェン）とは異なる構造と物性（たとえば,電子物性に対する幾何曲率効果）を示す日本オリジナルの1次元（1D）金属凹凸周期曲面構造C60ポリマー（1D凹凸C60ポリマー）薄膜について,
① 超高真空（UHV）下でマイクロプローバを用いてゼーベック係数を測定し, 四探針測定で得られている電気伝導率及び熱伝導率（外部分析）の結果と合わせて熱電変換性能指数ZTを算出し, 1993年に理論予測されているZTの飛躍的な向上の有無を,
② また, UHVチャンバーに種々の反応性ガスを導入し, 1D凹凸C60ポリマーがフレームワークとして構成されるサブナノスペース（幅約0.3 nm）の特異な反応場の機能発現の有無を, それぞれ実験と理論の両面から調べ, 既往のナノカーボン材料にはない新奇な物理的・化学的機能の開拓を目的とする。 -
金属イオンを含有した亜臨界水による土壌粘土鉱物からのCs脱離に関する研究
2018.4 - 2020.3
科学研究費補助金 基盤研究(B)
竹下健二
Authorship：Coinvestigator(s)
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ペンタグラフェン：創製と機能創発
2017.4 - 2020.3
科学研究費補助金 基盤研究(B)
川添良幸
Authorship：Coinvestigator(s)
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Penta-graphene: Development and Creation of Functions
Grant number：17H03384 2017.4 - 2020.3
Kawazoe Yoshiyuki
Authorship：Coinvestigator(s)
We have used ab initio simulation, by which without any experimental parameters, atomic structures and physico-chemical properties in any materials could be estimated, and we applied it to penta-graphene structures with several atomic species. Since this geometric structure realizes negative Poisson's ratio in general, we applied to macroscopic archtechure research. We have also studied properties of materials related to normal graphene, and clearly understood the specific properties in penta-graphene. To understand correctly the chemical reactions, including catalytic reaction, it is necessary to keep electronic states excited. We have implemented as the first trial this time dependent Shroedinger equation solver into our original ab initio simulation program TOMBO.
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A multi-scale study of the correlation between the photo-current elementary processes and nano-structural properties for improving the energy-conversion efficiency of organic solar cells
2017.4 - 2019.3
Grant-in-Aid for Scientific Research
Jun Onoe
Authorship：Principal investigator
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新たな曲面量子物性学理の基盤構築
2009.4 - 2011.3
科学研究費補助金 新学術研究領域（課題研究提案型）
尾上 順
Authorship：Principal investigator
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フラーレン・金属錯体積層構造を用いた機能調和型高効率光電変機能材料の構築
2003.4 - 2004.3
科学研究費補助金
尾上 順
Authorship：Principal investigator